No seno inku galda līdz pat audzēšanai kosmosā. Kā uzlabot pasaules superēdienu kartupeli?

Kartupeļus pirms 10 tūkstošiem gadu savā ikdienas saimniekošanā un pārtikā sāka izmantot Dienvidamerikas iedzīvotāji Titikakas ezera apkārtnē. Pēc Amerikas atklāšanas tos sāka iepazīt citos kontinentos, un šodien vairāk nekā pusē pasaules valstu audzē kartupeļus. Starp pārtikā visvairāk izmantotajiem kultūraugiem kartupeļi ieņem trešo vietu aiz rīsiem un kviešiem pēc ražas kopievākuma. Šobrīd pasaulē ir vairāk nekā četri tūkstoši kartupeļu šķirņu. Tiesa, vairāk nekā 2500 no tām audzē Dienvidamerikā, galvenokārt Peru.

Kartupeļiem ir plašs audzēšanas areāls – tie var augt pat 4700 metru augstumā virs jūras līmeņa, no Čīles dienvidiem līdz pat Grenlandei. Arī iegūstamās ražas un izmantotās zemes platības attiecība ir laba – viens hektārs nodrošina divas līdz četras reizes lielāku pārtikas daudzumu nekā jebkurš no graudaugiem. Arī saražotais kaloriju daudzums no platības ir augstāks nekā jebkuram no graudaugiem. Neskatoties uz zemo olbaltumvielu saturu (aptuveni divi procenti), šī suga nodrošina otro lielāko proteīna kopražu no hektāra. Tas gan pagaidām nepadara kartupeļus par atzītu proteīnaugu, bet galvenais šķērslis šobrīd ir tas, ka vēl nav izgudrotas efektīvas metodes vērtīgā kartupeļu proteīna rūpnieciskai ieguvei.

Kartupeļi ir arī efektīvi ūdens izmantotāji un saražo vairāk pārtikas no uzņemtā ūdens daudzuma nekā jebkura cita no izplatītākajām laukaugu sugām. Tie ūdens izmantošanā ir pat septiņas reizes efektīvāki nekā graudaugi.

Šobrīd tiek lēsts, ka katru nedēļu vidēji viens pasaules iedzīvotājs patērē vienu kilogramu kartupeļu un šim apjomam ir tendence pieaugt. Kartupeļi ir atzīts C vitamīna un arī B grupas vitamīnu (īpaši B6) avots. Zinātnieki atzinuši, ka ASV iedzīvotāji apmēram 50 procentus no C vitamīna ieteicamās dienas devas saņem, lietojot uzturā kartupeļus, bet Eiropā vidēji tie ir ap 20 procenti. Vairāk par vērtīgajām uzturvielām kartupeļos (tajā skaitā par efektīvajiem antioksidantiem un rezistento cieti, kas faktiski ir šķīstošā šķiedrviela) var uzzināt, piemēram, šajā rakstā.

Pētnieki ir vienisprātis, ka kartupeļu audzēšana pasaules nabadzīgākajos reģionos ir ļoti efektīvs veids, kā samazināt bada un nepilnvērtīga uztura problēmas, vienlaikus uzlabojot iedzīvotāju dzīves kvalitāti, nodarbinātību un veicinot šo reģionu attīstību.

Kartupeļa kā superēdiena slavu nostiprina arī CIP (kas šajā gadījumā ir Starptautiskais kartupeļu centrs) koordinētā kartupeļu biofortifikācijas programma. Tā paredz, ka selekcijas ceļā tiek iegūtas kartupeļu šķirnes ar paaugstinātu dzelzs un cinka saturu, kas sniegs nozīmīgu ieguldījumu anēmijas problēmas novēršanā nabadzīgākajos pasaules reģionos.

Protams, kartupeļiem, tāpat kā jebkuram dzīvam organismam, piemīt arī nepilnības. Viena no būtiskākajām ir relatīvi zemā slāpekļa izmantošanas efektivitāte (NUE), kā rezultātā kartupeļu laukā slāpekli saturoši savienojumi var izskaloties no augsnes un nonākt ūdenstilpēs, kā arī iztvaikot atmosfērā, radot SEG emisijas. Tas ne tikai pasliktina vides kvalitāti, bet ir arī ekonomiski neefektīvi, ja liela daļa no laukā pielietotā mēslojuma paliek neizmantota.

^{Ilustrācija: Michael Udvardi, Frederick E. Below et al. / Frontiers in Sustainable Food Systems}

Ir zināmi vairāki risinājumi, kā uzlabot kultūraugu NUE. Viens no efektīvākajiem ir veidot šķirnes ar paaugstinātu NUE. Šādu šķirņu audzēšanai var pielietot zemākas slāpekļa mēslojuma normas, vienlaikus samazināsies arī augu neizmantotais slāpekļa apjoms. Tomēr visu audzēto kartupeļu šķirņu izvērtēšana prasa visai lielus zemes resursus, ir atkarīga no sezonas, kā arī vidē nevajadzīgi nonāk slāpekļa savienojumi no mēslojuma, kas pielietots pētījuma vajadzībām. Samērā nesen pasaulē aktualitāti ieguvuši in vitro pētījumi, izmantojot augu audu kultūru mikropavairošanu.

Viena no šādām pētnieku grupām darbojas arī Latvijā, Agroresursu un ekonomikas institūta Priekuļu pētniecības centrā un šobrīd veic inovatīvu pētījumu Latvijas Zinātnes padomes Fundamentālo un lietišķo pētījumu programmas projekta "Slāpekļa izmantošanās efektivitāte un proteīna kvalitātes aspekti kartupeļu šķirņu izveidē integrētajai un bioloģiskajai saimniekošanas sistēmām" ietvaros. Projekta gaitā veikts kartupeļu genotipu skrīnīngs dažādas slāpekļa devas saturošās barotnēs in vitro un noskaidrots, ka starp genotipiem pastāv būtiskas atšķirības pēc to NUE.

Arī fenotipiskā reakcija jeb ārējo pazīmju izpausme (sakņu, stublāja masa, auga garums u.c.) dažādās slāpekļa devās starp genotipiem atšķiras, kas nozīmē, ka daži no tiem ir ar augstāku stresa noturību un arī zemas slāpekļa pieejamības gadījumā spēj veidot labi attīstītu augu. Projekta noslēdzošajā gadā pētnieki cer rast atbildi – vai in vitro iegūtie rezultāti būs salīdzināmi ar tiem, kurus paralēli ieguva lauka pētījumā.

Interesants fakts – kartupeļi bija pirmā pārtikā izmantojamo laukaugu suga, kurus izaudzēja kosmosā. ASV kosmoplāna jeb šatla "Columbia" Mikrogravitācijas astrokultūras laboratorijā to paveica jau 1995. gadā. Pētījumu sponsorēja NASA un no mikroaugiem iegūtos sīkbumbuļus nosauca par "Quantum tubers™". Mūsdienās kosmiskā augkopība ir ievērojami paplašinājušies, tomēr kartupeļi vēsturē paliks kā pirmie, turklāt šī suga enerģijas nodrošināšanas ziņā pārspēj pārējās līdz šim izplatījumā audzētās. Līdz ar to mums tik ierastais kartupelis ir arī nākotnes kultūraugs, jo spēj nodrošināt ar nepieciešamām uzturvielām, patērējot relatīvi maz zemes resursus. Iespējams, nākotnē tiem būs galvenā loma, nodrošinot astronautus ar svaigu un barojošu pārtiku misijās uz Marsu.

Izmantotie avoti:

Camire M. E., Kubow S., Donnelly D. J. (2009). Potatoes and human health. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, Vol. 49 (10), p. 823–840.
Forbes G. A., Charkowski A., Andrade-Piedra J., Parker M. L., Schulte-Geldermann E. (2020). Potato seed systems. In: The Potato Crop, (pp. 431–447).
Haverkort A. J. (2018). Potato handbook: crop of the future, Aardappelwereld BV.
Love S. L., Pavek J. J. (2008) Positioning the potato as a primary food source of vitamin C. America Journal of Potato Research, Vol. 85, p. 77–285
https://cipotato.org/potato/potato-facts-and-figures/
https://www.nasa.gov/vision/earth/everydaylife/spacespuds.html
http://raksti.daba.lv/referaati/2004/JNecajeva/lapas/tekst.html
https://gvisser.ca/fun-fact/what-was-the-first-vegetable-to-be-grown-in-space