Acești oameni de știință recent a publicat o lucrare care detaliază o nouă tehnică de ameliorare a plantelor care ar putea revoluționa modul în care creștem culturile și să accelereze ritmul cu care putem dezvolta plante mai rezistente, mai sănătoase și mai versatile în fața schimbărilor climatice. Pe măsură ce clima se schimbă, la fel se schimbă și productivitatea unei plante într-o anumită regiune. Cheia pentru viitorul nostru bine hrănit poate fi o varietate de culturi rezistente care pot crește în diverse condiții de mediu.
„Mulți oameni de știință au spus că acest lucru este imposibil. A fost o idee atât de radicală încât ne-au spus că nu o putem face.”
„Rata de câștig în majoritatea programelor de ameliorare a culturilor este în urmă față de cerințele impuse de o populație în creștere”,
Brande Wulff, genetician în culturi la Centrul John Innes din Regatul Unit și autor al lucrării, spune Digital Trends. „Prin accelerarea creșterii și reproducerii culturilor, oamenii de știință și crescătorii din întreaga lume vor putea să facă mai rapid reproduce și proiectează plante care sunt mai hrănitoare, rezistă bolilor și care sunt mai bine adaptate la cele de mâine climat."Denumită în mod corespunzător „înmulțire rapidă”, s-a demonstrat deja că metoda crește grâul – de la sămânță la sămânță – în doar opt săptămâni. Este de trei ori mai rapid decât tehnica de reproducere care a declanșat Revolutia verde. Deși încă în adolescență, rezultatele vitezei de reproducere îi fac pe unii analiști să îl considere un instrument esențial în venirea unei noi ere agricole.
Originile spațiului cosmic
Poate că nu este surprinzător faptul că conceptul de creștere a vitezei a apărut la NASA. În timp ce facem brainstorming modalități de a crește grâul în spațiul cosmic, oamenii de știință din agenție au avut această idee nebună – de ce nu drapeți plantele în lumină constantă, dându-i puterea să se maturizeze mai repede? La urma urmei, plantele iubesc lumina. Ei tânjesc la ea, zdrobind fotonii împreună cu dioxid de carbon și apă pentru a crea zaharurile de care au nevoie pentru a crește. Lumina continuă ar putea însemna creștere continuă. Simplu, nu?
Dr. Brande Wulff (stânga) și Dr. Lee Hickey se uită la culturile de grâu crescute rapid. Foto: Hickey Lab/University of Queensland
„Mulți oameni de știință au spus că acest lucru este imposibil”, Lee Hickey, un om de știință al culturilor de la Universitatea din Queensland și unul dintre primii care au adoptat planul NASA cu un deceniu în urmă, spune Digital Trends. „A fost o idee atât de radicală încât ne-au spus că nu o putem face.”
Dar Lee și echipa lui nu au fost deranjați de cei care nu au spus nimic. Conform metodei științifice, ei „au dat o încercare”, proiectând experimente pentru a testa dacă regimurile intensive de lumină ar crește productivitatea plantelor.
Nu a făcut-o. Când oamenii de știință au cultivat pentru prima dată grâu într-un sistem de creștere rapidă, „arătau groaznic”, spune Hickey, „foarte slăbit”. Dar printr-o serie de experimente care au optimizat lucruri precum nutriția, aprovizionarea cu apă, frecvența luminii și temperatura serei, ierburile au început să se maturizeze mai rapid și mai adecvat, arătând chiar o productivitate mai mare a cerealelor decât în serele cultivate în mod convențional. grâu.
Lee, Wright și colegii lor, inclusiv cercetători de la Universitatea din Sydney, s-au hotărât pe un regim ușor care i-ar face chiar și pe cei mai devotați închinători ai Soarelui. Culturile „de zi lungă” cum ar fi grâul, orzul și năutul (care înfloresc ca răspuns la ciclurile de zi mai lungi) sunt expus la până la 22 de ore de lumină continuă pe zi, radiat de lămpile cu LED atârnate deasupra vegetației paturi.
Nevoia de viteză
Conform protocolului de reproducere rapidă, plante precum grâul pot trece de la sămânță la sămânță în doar opt săptămâni, ceea ce înseamnă că crescătorii pot crește până la șase generații în fiecare an.
„Adevărata inovație pe care o arată aici este capacitatea de a transforma generațiile foarte repede. Acesta este un aspect cheie al ameliorării plantelor.”
„Adevărata inovație pe care o arată aici este capacitatea de a transforma generațiile foarte repede.” Charles Brummer, un om de știință din UC Davis și fost președinte al Crops Science Society of America, care nu a fost implicat în studiu, spune. „Acesta este un aspect cheie al ameliorării plantelor.”
Cu fiecare nouă generație, cercetătorii încearcă să înmulțească trăsăturile dezirabile, în timp ce le înmulțesc pe cele nedorite. Cu cât pot lua mai repede o generație de la sămânță la sămânță, cu atât mai repede pot elimina trăsăturile nedorite în timp ce le promovează pe cele dorite.
Luați, de exemplu, încolțirea înainte de recoltare (PHS), un fenomen care face ca grâul să germineze prematur din cauza precipitațiilor prelungite și a umidității ridicate.
„Aceasta este o problemă uriașă în Australia, deoarece toate soiurile noastre sunt susceptibile”, spune Hickey.
Susceptibilitatea la PHS este controlată cel puțin parțial de genetică, deci, prin reproducerea selectivă și încrucișarea diferitelor tipuri de grâu soiurile, cercetătorii urmăresc să elimine această trăsătură genetică, făcând generațiile viitoare de grâu mai rezistente la precipitații mari și umiditate. Compania Dow AgroSciences a adoptat deja tehnica de creștere rapidă și a dezvoltat o varietate de grâu cu rezistență la PHS.
Este atât de simplu: creșteți viteza de la sămânță la sămânță a unei culturi și faceți mai ușor pentru crescători să dezvolte culturi dorite. Măriți-l de trei ori și le oferiți un instrument excepțional pentru a crea culturi de elită.
Cultivarea plantelor din era spațială luminează calea pentru viitoarele culturi
„Multe gene de rezistență la boli pot fi găsite în rudele sălbatice ale plantelor noastre de cultură domestice”, spune Wulff, „dar încrucișând o genă de rezistență la boli de la un grâu sălbatic într-un soi de elită domesticit este ca și cum ai crește un cal de curse cu un măgar! Este nevoie de mulți, mulți ani... pentru a combina tot ce este mai bun din ambele lumi. Reproducerea rapidă poate accelera acest proces și poate scurta timpul necesar dezvoltării unui nou soi de grâu cu trăsături superioare.”
Brummer o spune direct. „Mișcarea mai rapidă este numele jocului”, spune el. „Acesta este o modalitate de a mișca mult mai repede.”
Câmpurile Viselor
Cu toate acestea, cea mai mare parte a grâului care se transformă în paste și pâine nu este cultivată în sere și există multe care urmează etapele inițiale de reproducere.
„Impactul real va veni din combinarea acestui instrument cu alte tehnologii pe care le avem, care evoluează rapid în spațiul de ameliorare a plantelor.”
„La un anumit nivel, indiferent de instrumentele genomice pe care le folosiți, trebuie să puneți plantele în câmp și să vedeți cum funcționează”, explică Brummer.
Experimentele cu efect de seră sunt puse la încercare în teren. Un soi de cultură poate funcționa bine într-un mediu artificial, unde temperatura, alimentarea cu apă și regimurile de lumină sunt ușor reglementat, dar dacă nu prosperă în câmp, unde se cultivă marea majoritate a culturilor noastre, atunci este practic un dud. Noile soiuri de grâu trebuie să fie productive în elemente pentru ca fermierii să le accepte.
„Testările pe teren sunt atât de critice”, spune Hickey. „Trebuie să avem asta și să ne asigurăm că soiurile pe care le eliberăm fermierilor sunt dovedite și au un istoric dovedit. Mai trebuie să treacă prin acești trei sau patru ani de evaluare pe teren.”
Totuși, chiar și calculând în cei câțiva ani de teste pe teren, Hickey estimează că reproducerea rapidă se poate strânge în patru sau cinci cicluri de reproducere înainte de 2050, când populația este se estimează că va depăși nouă miliarde iar schimbările climatice vor fi tangibile la nivel mondial. Speranța este că, în următoarele câteva decenii, crescătorii pot dezvolta soiuri suficient de rezistente pentru a rezista la ceea ce le aruncă mediul.
Hickey Lab/Universitatea din Queensland
„Vremea și clima se schimbă mereu într-o anumită măsură, dar ceea ce vedem acum este că clima este se schimbă mai rapid și poate că vedem vreme mai extremă ca o consecință a acesteia”, Brummer spune. „Poate că noile soiuri care sunt adaptate unei anumite regiuni trebuie să fie mai acute, așa că va trebui să ne reproducem mai repede și să dezvoltăm mai multe soiuri decât în trecut. Acolo ar putea ajuta această metodă. Orice puteți face pentru a scurta acest timp pentru a scoate noi soiuri de plante în câmp va fi util.”
Provocări viitoare
Până acum, reproducerea rapidă a arătat cel mai mare potențial la speciile de zile lungi care înfloresc ca răspuns la o perioadă mai lungă zile, ceea ce îl face pe Hickey și colegii săi încrezători că va funcționa cu plante precum floarea soarelui, ardeiul și ridiche.
„Va fi mai dificil să aplicați reproducerea rapidă la specii de „zi scurtă” precum orezul, porumbul și sorgul”, spune el, „dar cred că există loc pentru optimizarea unui sistem de ciclism rapid. Este doar o chestiune de ajustare a fotoperioadei și a regimurilor de temperatură.”
De fapt, în ciuda faptului că alunele sunt o specie de „zi scurtă”, unii cercetători au arătat deja că reproducerea rapidă aduce beneficii și acestor leguminoase.
„Am folosit cu succes tehnica de reproducere rapidă dezvoltată de cercetătorii UQ în arahide de câțiva ani”, spune Graeme Wright, crescător la Peanut Company of Australia. Wright crede că intervalele lungi de lumină utilizate în reproducerea rapidă pot fi de fapt selectarea plantelor individuale cu insensibilitate la durata zilei, ceea ce el spune că este „o trăsătură de dorit, deoarece înseamnă... soiurile dezvoltate ar trebui să aibă o adaptare largă la latitudine, cu creșterea reproductivă nedependentă de zi. lungime."
CRISPR și dincolo
Această nouă metodă ar trebui privită ca o muniție pe care crescătorii o pot adăuga la un arsenal în creștere de arme genetice. În ultimii câțiva ani, progresele în genomica le-au permis oamenilor de știință să folosească instrumente de editare genetică, cum ar fi CRISPR pentru a modifica genomul pentru a include lucruri precum rezistență la secetă și o nutriție superioară.
„Ameliorarea vitezei este un instrument în magazie”, spune Hickey. „Impactul real va veni din combinarea acestui instrument cu alte tehnologii pe care le avem, care evoluează rapid în spațiul de ameliorare a plantelor. CRISPR, instrumente genomice, selecție genomică și predicție.”
Dar cercetătorii recunosc că nu va fi ușor să convertiți toți crescătorii la regimul de reproducere rapidă. Vechile obiceiuri mor greu, iar oamenii de știință sunt în mod inerent sceptici. Adăugați la asta modificările de infrastructură necesare pentru a trece la o astfel de metodă și este clar că există un drum accidentat în față. Cu toate acestea, cu lucrarea lor recent publicată, Hickey și Wright speră că alți crescători și cercetători vor vedea potențialul tehnicii lor.
Pentru cei interesați să adopte creșterea rapidă, Hickey are o sugestie simplă despre cum să înceapă - „Lasă luminile aprinse, prietene”.
Recomandările editorilor
- Pentru a face mai mult loc pentru animale, olandezii vor muta vacile într-o fermă plutitoare
