Nämä tiedemiehet äskettäin julkaisi paperin, jossa kerrottiin yksityiskohtaisesti uudesta kasvinjalostustekniikasta Tämä voi mullistaa viljelyn tavan ja nopeuttaa nopeutta, jolla voimme kehittää kestävämpiä, terveellisempiä ja monipuolisempia kasveja ilmastonmuutoksen edessä. Ilmaston muuttuessa muuttuu myös kasvin tuottavuus tietyllä alueella. Avain hyvin ravittuneeseen tulevaisuutemme voi olla monenlaiset kestävät viljelykasvit, jotka voivat kasvaa erilaisissa ympäristöolosuhteissa.
"Monet tiedemiehet sanoivat tämän olevan mahdotonta. Se oli niin radikaali ajatus, että he kertoivat meille, ettemme voi tehdä sitä."
"Useimpien kasvien jalostusohjelmien hyötysuhde on jäljessä kasvavan väestön asettamista vaatimuksista." Brande Wulff, viljelykasvien geneetikko John Innes Centerissä Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja artikkelin kirjoittaja, kertoo Digital Trendsille. "Nopeuttamalla sadon kasvua ja lisääntymistä tutkijat ja kasvattajat ympäri maailmaa pystyvät nopeammin kasvattaa ja suunnitella kasveja, jotka ovat ravitsevampia, vastustavat sairauksia ja jotka sopeutuvat paremmin huomiseen ilmasto."
Asianmukaisesti nimetty "nopeusjalostus" menetelmän on jo osoitettu kasvattavan vehnää - siemenestä siemeneksi - vain kahdeksassa viikossa. Se on kolme kertaa nopeampi kuin kasvatustekniikka, joka sai aikaan Vihreä vallankumous. Vaikka se on vielä murrosiässä, jotkut analyytikot ovat osoittaneet, että nopeuskasvatustulokset ovat keskeinen työkalu uuden maatalouden aikakauden lähestyessä.
Outer Space Origins
Ehkä ei ole yllätys, että nopeuskasvatuskonsepti sai alkunsa NASAlta. Pohdittaessa tapoja kasvattaa vehnää ulkoavaruus, viraston tutkijoilla oli tämä hullu idea - miksi ei peitä kasvit jatkuvassa valossa, mikä antaa heille mahdollisuuden kypsyä nopeammin? Loppujen lopuksi kasvit rakastavat valoa. He kaipaavat sitä murskaamalla fotoneja yhdessä hiilidioksidin ja veden kanssa luodakseen sokereita, joita he tarvitsevat kasvaakseen. Jatkuva valo voi tarkoittaa jatkuvaa kasvua. Yksinkertaista, eikö?
Tri Brande Wulff (vasemmalla) ja tohtori Lee Hickey tarkastelevat pikavehnän satoja. Kuva: Hickey Lab/Queenslandin yliopisto
"Monet tiedemiehet sanoivat tämän olevan mahdotonta" Lee Hickey, Queenslandin yliopiston kasvitieteilijä ja yksi ensimmäisistä, jotka hyväksyivät NASAn suunnitelman kymmenen vuotta sitten, kertoo Digital Trendsille. "Se oli niin radikaali ajatus, että he kertoivat meille, ettemme voi tehdä sitä."
Mutta Lee ja hänen tiiminsä eivät hämmentyneet vastalauseista. Tieteellisen menetelmän mukaisesti he "hyväksyivät" ja suunnittelivat kokeita testatakseen, parantaisiko intensiivinen valaistus kasvien tuottavuutta.
Se ei tehnyt. Kun tiedemiehet ensimmäisen kerran kasvattivat vehnää pikajalostusjärjestelmässä, "he näyttivät kamalalta", Hickey sanoo, "todella juoksevalta". Mutta useiden kokeiden avulla, jotka optimoivat asioita, kuten ravinnon, Veden saannin, valon taajuuden ja kasvihuoneen lämpötilan vuoksi ruoho alkoi kypsyä nopeammin ja sopivammin, jopa enemmän viljan tuottavuutta kuin perinteisesti kasvatettu kasvihuone vehnä.
Lee, Wright ja heidän kollegansa, mukaan lukien Sydneyn yliopiston tutkijat, päätyivät kevyeen järjestelmään, joka saisi uskollisimmatkin auringonpalvojat perääntymään. "Pitkäpäiväiset" viljelykasvit, kuten vehnä, ohra ja kikherne (jotka kukkivat vastauksena pidempiin päiväjaksoihin), ovat altistuu jopa 22 tunnin jatkuvalle valolle päivässä, joka säteilee alas kasvuston yläpuolelle ripustetuista LED-lampuista sängyt.
Need for Speed
Nopeusjalostusprotokollan mukaan kasvit, kuten vehnä, voivat muuttua siemenestä siemeneksi vain kahdeksassa viikossa, mikä tarkoittaa, että kasvattajat voivat kasvaa jopa kuusi sukupolvea vuodessa.
"Todellinen innovaatio, jonka he näyttävät täällä, on sukupolvien vaihtaminen erittäin nopeasti. Se on kasvinjalostuksen keskeinen osa."
"Todellinen innovaatio, jonka he näyttävät täällä, on sukupolvien vaihtaminen erittäin nopeasti," Charles Brummer, UC Davis -kasvitieteilijä ja Amerikan Crops Science Societyn entinen puheenjohtaja, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, sanoo. "Se on kasvinjalostuksen keskeinen osa."
Jokaisen uuden sukupolven myötä tutkijat yrittävät kasvattaa haluttuja piirteitä ja kasvattaa samalla ei-toivottuja ominaisuuksia. Mitä nopeammin ne voivat viedä sukupolven siemenestä siemeneen, sitä nopeammin he voivat poistaa ei-toivotut ominaisuudet samalla kun ne edistävät haluttuja.
Otetaan esimerkiksi pre-harvest sprouting (PHS), ilmiö, joka aiheuttaa vehnän ennenaikaista itää pitkittyneiden sateiden ja korkean kosteuden vuoksi.
"Tämä on valtava ongelma Australiassa, koska kaikki lajikkeemme ovat herkkiä", Hickey sanoo.
PHS-herkkyyttä kontrolloi ainakin osittain genetiikka, joten valikoivasti jalosttamalla ja risteyttämällä erilaisia vehnöitä lajikkeita, tutkijat pyrkivät eliminoimaan tämän geneettisen piirteen, mikä tekee tulevista vehnäsukupolvista kestävämpiä korkealle sateelle ja kosteus. Yritys Dow AgroSciences on jo ottanut käyttöön pikajalostustekniikan ja kehittänyt erilaisia PHS-resistenttejä vehnöitä.
Se on näin yksinkertaista: Lisää sadon siemenestä siemeneksi nopeutta ja autat kasvattajia kehittämään haluttuja satoja. Tehosta sitä kolminkertaisesti ja anna heille poikkeuksellinen työkalu huippusatojen luomiseen.
Avaruusajan kasvinjalostus valaisee tietä tulevaisuuden satoille
"Monet taudille vastustuskykyiset geenit löytyvät kesytettyjen viljelykasvien luonnonvaraisista sukulaisista", Wulff sanoo, "mutta risteytys tautiresistenssigeeni luonnonvaraisesta vehnästä kesytetyksi eliittilajikkeeksi on kuin kilpahevosen kasvattaminen aasin kanssa! Molempien maailmojen parhaat puolet yhdistäminen vie monia, monia vuosia. Nopeusjalostus voi nopeuttaa tätä prosessia ja lyhentää aikaa, joka tarvitaan uuden vehnälajikkeen kehittämiseen, jolla on erinomaiset ominaisuudet.
Brummer sanoo sen suoraan. "Nopeampi liikkuminen on pelin nimi", hän sanoo. "Tämä on yksi tapa liikkua paljon nopeammin."
Unelmien kentät
Suurin osa pastaa ja leipää käyttävästä vehnästä ei kuitenkaan kasva kasvihuoneissa, ja paljon seuraa alkujalostusvaiheita.
"Todellinen vaikutus syntyy yhdistämällä tämä työkalu muihin tekniikoihin, jotka kehittyvät nopeasti kasvinjalostustilassa."
"Jollain tasolla, käyttämistäsi genomityökaluista riippumatta, sinun on istutettava kasvit pellolle ja katsottava, kuinka ne toimivat", Brummer selittää.
Kasvihuonekokeita testataan kentällä. Viljalajike voi menestyä hyvin keinotekoisessa ympäristössä, jossa lämpötila, veden saanti ja valaistus ovat helposti saatavilla säänneltyä, mutta jos se ei kukoista pellolla, jossa suurin osa viljelykasveistamme kasvaa, se on käytännössä suutari. Uusien vehnälajikkeiden on oltava tuottavia, jotta maanviljelijät voivat ottaa ne käyttöön.
"Kenttätestaus on niin kriittistä", Hickey sanoo. "Meillä on oltava se ja varmistettava, että viljelijöille julkaisemamme lajikkeet ovat todistetusti todistettuja ja todistettuja. Heidän täytyy vielä käydä läpi ne kolmen tai neljän vuoden kenttäarviointi."
Silti, vaikka lasketkin muutaman vuoden kenttäkokeiden perusteella, Hickey arvioi, että nopeuskasvatus voi puristaa neljään tai viiteen pesimäjaksoon ennen vuotta 2050, jolloin populaatio on odotetaan ylittävän yhdeksän miljardia ja ilmastonmuutos on konkreettinen maailmanlaajuisesti. Toivotaan, että jalostajat voivat lähivuosikymmeninä kehittää lajikkeita, jotka ovat riittävän kestäviä kestämään ympäristön heille aiheuttamat kohdat.
Hickey Lab / Queenslandin yliopisto
”Sää ja ilmasto muuttuvat aina jossain määrin, mutta nyt näemme, että ilmasto on muuttuvat nopeammin, ja ehkä näemme sen seurauksena äärimmäisempiä sääolosuhteita, Brummer sanoo. ”Ehkä tiettyyn alueeseen sopeutuneiden uusien lajikkeiden on oltava akuutimpia, joten meidän on jalostettava nopeammin ja kehitettävä enemmän lajikkeita kuin ennen. Siellä tämä menetelmä voi auttaa. Kaikki, mitä voit tehdä lyhentääksesi uusien kasvilajikkeiden pellolle tuomisen aikaa, on hyödyllistä.
Haasteet edessä
Toistaiseksi nopeuskasvatus on osoittanut suurimman potentiaalin pitkäpäivälajeilla, jotka kukkivat vastauksena pidempään päivää, mikä saa Hickeyn ja hänen kollegansa luottamaan, että se toimii kasvien, kuten auringonkukan, pippurin ja retiisi.
"On vaikeampaa soveltaa nopeusjalostusta "lyhyen päivän" lajeihin, kuten riisiin, maissiin ja durraan", hän sanoo, "mutta mielestäni nopean pyöräilyjärjestelmän optimoinnille on tilaa. Kyse on vain valojakson ja lämpötilan säätämisestä."
Itse asiassa, vaikka maapähkinät ovat "lyhyen päivän" laji, jotkut tutkijat ovat jo osoittaneet, että nopea lisääntyminen hyödyttää myös näitä palkokasveja.
"Olemme menestyksekkäästi käyttäneet UQ-tutkijoiden kehittämää nopeusjalostustekniikkaa maapähkinässä jo useiden vuosien ajan", sanoo Graeme Wright, Australian Peanut Companyn kasvattaja. Wright uskoo, että nopeusjalostuksessa käytetyt pitkät valovälit voivat itse asiassa olla yksittäisten kasvien valitsemista, joiden päiväherkkyys on epäherkkä. sanoo olevan "toivottava ominaisuus, koska se tarkoittaa... kehitettyjen lajikkeiden tulisi olla laajasti mukautettuja leveysasteeseen, ja lisääntymiskasvu ei riipu päivästä pituus."
CRISPR and Beyond
Tämä uusi menetelmä tulisi nähdä ammuksena, jota kasvattajat voivat lisätä kasvavaan geneettisen aseiden arsenaaliin. Muutaman viime vuoden aikana genomiikan kehitys on antanut tutkijoille mahdollisuuden käyttää geeninmuokkaustyökaluja, kuten CRISPR muuttaa genomeja sisältämään mm kuivuudenkestävyys ja korkeampi ravinto.
"Nopeuskasvatus on yksi apuväline", Hickey sanoo. ”Todellinen vaikutus syntyy yhdistämällä tämä työkalu muihin tekniikoihin, jotka kehittyvät nopeasti kasvinjalostusalueella. CRISPR, genomiikkatyökalut, genomivalinta ja ennustaminen."
Mutta tutkijat tunnustavat, että kaikkien kasvattajien muuttaminen nopeuskasvatusjärjestelmään ei ole helppoa. Vanhat tavat kuolevat, ja tiedemiehet ovat luonnostaan skeptisiä. Kun tähän lisätään infrastruktuurimuutokset, joita tarvitaan siirtymiseen tällaiseen menetelmään, on selvää, että edessä on kuoppainen tie. Hiljattain julkaistulla paperillaan Hickey ja Wright toivovat kuitenkin, että muut kasvattajat ja tutkijat näkevät tekniikansa potentiaalin.
Niille, jotka ovat kiinnostuneita nopeuskasvatuksen käyttöönotosta, Hickeyllä on yksinkertainen ehdotus aloittaaksesi - "Jätä valot päälle, kaveri."
Toimittajien suositukset
- Jotta karjalle olisi enemmän tilaa, hollantilaiset siirtävät lehmät kelluvalle maatilalle
