"Hızlı Yetiştirilen" Bitkiler Tarımda Nasıl Devrim Yaratabilir?

Hız öldürür derler ama konu şu ki geleceğimiz için yeterli gıda yetiştirmekHız, ziyafet ile kıtlık arasındaki farkı ortaya çıkarabilir. Şans eseri, meşhur ayakları pedalın üzerinde olan bir grup bilim insanı var.

Bu bilim insanları son zamanlarda yeni bir bitki yetiştirme tekniğini detaylandıran bir makale yayınladı Bu, mahsul yetiştirme şeklimizde devrim yaratabilir ve iklim değişikliği karşısında daha dayanıklı, daha sağlıklı ve daha çok yönlü bitkiler geliştirme hızımızı hızlandırabilir. İklimler değiştikçe bir bitkinin belirli bir bölgedeki verimliliği de değişir. İyi beslenmiş geleceğimizin anahtarı, farklı çevre koşullarında büyüyebilen çeşitli dayanıklı mahsuller olabilir.

"Çoğu ürün ıslah programında elde edilen kazanç oranı, artan nüfusun yarattığı taleplerin gerisinde kalıyor." Brande WulffBirleşik Krallık'taki John Innes Center'da mahsul genetikçisi ve makalenin yazarı olan Digital Trends'e şunları söylüyor: "Mahsul büyümesini ve üremesini hızlandırarak, dünya çapındaki bilim adamları ve yetiştiriciler daha hızlı bir şekilde üretim yapabilecekler. Daha besleyici, hastalıklara dirençli ve yarının koşullarına daha iyi adapte olan bitkiler yetiştirin ve tasarlayın iklim."

Uygun bir şekilde "hızlı yetiştirme" olarak adlandırılan yöntemin, buğdayı tohumdan tohuma yalnızca sekiz haftada yetiştirdiği zaten gösterildi. Bu, ortaya çıkan üreme tekniğinden üç kat daha hızlı. Yeşil devrim. Hâlâ ergenlik çağında olmasına rağmen, hızlı üreme sonuçları bazı analistler bunun yeni bir tarım çağının gelmesinde çok önemli bir araç olduğuna işaret ediyor.

Dış Uzayın Kökenleri

Belki de hızlı üreme konseptinin NASA'dan kaynaklanması sürpriz değildir. Buğday yetiştirmenin yolları üzerine beyin fırtınası yaparken uzayajans bilim adamlarının aklına şu çılgın fikir geldi: neden olmasın bitkileri sürekli ışık altında örtün, onların daha hızlı olgunlaşmasını mı sağlıyorsunuz? Sonuçta bitkiler ışığı sever. Büyümek için ihtiyaç duydukları şekeri oluşturmak için fotonları karbondioksit ve suyla birlikte ezerek onu arzuluyorlar. Sürekli ışık sürekli büyüme anlamına gelebilir. Basit, değil mi?

"Birçok bilim adamı bunun imkansız olduğunu söyledi" Lee HickeyQueensland Üniversitesi'nden mahsul bilimcisi ve on yıl önce NASA'nın planını ilk benimseyenlerden biri olan Digital Trends'e şunları söylüyor: “O kadar radikal bir fikirdi ki bize bunu yapamayacağımızı söylediler.”

Ancak Lee ve ekibi, karşı çıkanlardan etkilenmedi. Bilimsel yönteme sadık kalarak, yoğun ışık rejimlerinin bitkilerin üretkenliğini artırıp artırmayacağını test etmek için deneyler tasarlayarak "denediler".

Olmadı. Hickey, bilim adamlarının hızlı yetiştirme sisteminde ilk kez buğday yetiştirdiğinde "berbat görünüyorlardı" diyor ve "gerçekten cılız" olduğunu söylüyor. Ancak beslenme gibi şeyleri optimize eden bir dizi deney sayesinde, su temini, ışık frekansı ve sera sıcaklığı gibi faktörler sayesinde otlar daha hızlı ve sağlıklı bir şekilde olgunlaşmaya başladı, hatta geleneksel serada yetiştirilenlere göre daha fazla tahıl verimliliği gösterdi buğday.

Lee, Wright ve aralarında Sidney Üniversitesi'nden araştırmacıların da bulunduğu meslektaşları, Güneş'e en dindar olanların bile tereddüt etmesine neden olacak bir ışık rejimi üzerinde anlaştılar. Buğday, arpa ve nohut gibi "uzun gün" bitkileri (daha uzun gün döngülerine tepki olarak çiçek açarlar) Günde 22 saate kadar sürekli ışığa maruz kalan, bitki örtüsünün üzerine asılan LED lambalardan aşağıya doğru ışınlanan yataklar.

Hız İhtiyacı

Hızlı yetiştirme protokolü kapsamında, buğday gibi bitkiler yalnızca sekiz haftada tohumdan tohuma geçebiliyor; bu da yetiştiricilerin her yıl altı nesle kadar büyüyebileceği anlamına geliyor.

“Burada gösterdikleri asıl yenilik nesilleri çok hızlı dönüştürebilmeleri” Charles BrummerUC Davis'ten mahsul bilimcisi ve Amerika Bitki Bilimi Derneği'nin eski başkanı olan ve araştırmaya dahil olmayan kişi şunları söylüyor: "Bu bitki yetiştirmenin önemli bir yönü."

Her yeni nesilde, araştırmacılar arzu edilen özellikleri yetiştirmeye çalışırken, istenmeyen özellikleri de yetiştirmeye çalışmaktadır. Bir nesli tohumdan tohuma ne kadar hızlı götürürlerse, istenen özellikleri öne çıkarırken istenmeyen özellikleri de o kadar hızlı ortadan kaldırabilirler.

Örneğin, uzun süreli yağış ve yüksek nem nedeniyle buğdayın zamanından önce çimlenmesine neden olan bir olay olan hasat öncesi filizlenmeyi (PHS) ele alalım.

Hickey, "Bu Avustralya'da büyük bir sorun çünkü tüm çeşitlerimiz duyarlı" diyor.

PHS'ye duyarlılık, en azından kısmen genetik tarafından, yani farklı buğdayların seçici olarak yetiştirilmesi ve melezlenmesiyle kontrol edilir. Araştırmacılar, bu genetik özelliği ortadan kaldırarak gelecek buğday nesillerini yüksek yağışlara karşı daha dayanıklı hale getirmeyi amaçlıyor. nem. Dow AgroSciences şirketi halihazırda hızlı yetiştirme tekniğini benimsemiş ve PHS'ye dayanıklı çeşitli buğdaylar geliştirmiştir.

Çok basit: Bir mahsulün tohumdan tohuma hızını artırın ve yetiştiricilerin arzu edilen mahsulleri geliştirmesini kolaylaştırın. Bunu üç kat artırdığınızda onlara elit mahsuller yaratmaları için olağanüstü bir araç vermiş olursunuz.

Wulff, "Evcilleştirilmiş mahsul bitkilerimizin yabani akrabalarında birçok hastalığa direnç geni bulunabilir" diyor ve ekliyor: "Fakat melezlemeler Yabani bir buğdaydan evcilleştirilmiş elit bir çeşite hastalık direnci geni kazandırmak, bir yarış atını bir eşekle çiftleştirmek gibidir! Her iki dünyanın en iyilerini birleştirmek uzun yıllar alır. Hızlı ıslah bu süreci hızlandırabilir ve üstün özelliklere sahip yeni bir buğday çeşidi geliştirmek için gereken süreyi kısaltabilir.”

Brummer bunu açıkça ifade ediyor. “Daha hızlı hareket etmek oyunun adıdır” diyor. "Bu çok daha hızlı hareket etmenin bir yoludur."

Rüya Alanları

Ancak makarnamıza ve ekmeğimize katılan buğdayın çoğu seralarda yetiştirilmiyor ve birçoğu ilk yetiştirme aşamalarını takip ediyor.

Brummer, "Bir düzeyde, kullandığınız genomik araçlardan bağımsız olarak bitkileri tarlaya koymanız ve nasıl performans gösterdiklerini görmeniz gerekir" diye açıklıyor.

Sera deneyleri sahada teste tabi tutuluyor. Bir ürün çeşidi, sıcaklık, su temini ve ışık rejimlerinin kolayca ayarlandığı yapay bir ortamda iyi performans gösterebilir. Düzenleniyor, ancak mahsullerimizin büyük çoğunluğunun yetiştirildiği tarlada gelişmiyorsa, o zaman pratik olarak bir ahmak. Yeni buğday çeşitlerinin çiftçilerin kullanabileceği unsurlar açısından verimli olması gerekiyor.

Hickey, "Saha testleri çok kritik" diyor. "Buna sahip olmalı ve çiftçilere sunduğumuz çeşitlerin kanıtlanmış olduğundan ve kanıtlanmış bir performans geçmişine sahip olduğundan emin olmalıyız. Hala üç ya da dört yıllık saha değerlendirmesinden geçmeleri gerekiyor.”

Hickey, yine de, birkaç yıllık saha testlerini hesaplayarak, hızlı üremenin, popülasyonun 2050'den önce dört veya beş üreme döngüsüne sığabileceğini tahmin ediyor. dokuz milyarı aşması bekleniyor ve iklim değişikliği dünya çapında somut olacak. Önümüzdeki birkaç on yıl içinde yetiştiricilerin, çevrenin onlara getirdiği zorluklara dayanabilecek kadar dayanıklı çeşitler geliştirebilmeleri umut ediliyor.

“Hava ve iklim her zaman bir dereceye kadar değişiyor, ancak şimdi iklimin değiştiğini görüyoruz. Brummer, "Daha hızlı değişiyor ve belki de bunun sonucunda daha ekstrem hava koşulları görüyoruz" dedi. diyor. “Belki de belirli bir bölgeye adapte olan yeni çeşitlerin daha akut olması gerekiyor, bu yüzden geçmişe göre daha hızlı ürememiz ve daha fazla çeşit geliştirmemiz gerekecek. Bu yöntemin yardımcı olabileceği yer burasıdır. Yeni bitki çeşitlerini tarlaya çıkarmak için bu süreyi kısaltmak için yapabileceğiniz her şey faydalı olacaktır."

Önümüzdeki Zorluklar

Şimdiye kadar hızlı üreme, daha uzun sürelere tepki olarak çiçek açan uzun gün türlerinde en büyük potansiyeli gösterdi. Bu da Hickey ve meslektaşlarının ayçiçeği, biber ve turp.

"Pirinç, mısır ve sorgum gibi 'kısa gün' türlerine hızlı üreme uygulamak daha zor olacaktır" diyor ve ekliyor: "Fakat hızlı bir döngü sisteminin optimizasyonu için yer olduğunu düşünüyorum. Bu sadece fotoperiyodu ve sıcaklık rejimlerini ayarlama meselesi.”

Aslında yer fıstığının “kısa gün” türü olmasına rağmen, bazı araştırmacılar hızlı üremenin bu baklagillere de fayda sağladığını zaten göstermiş durumda.

Avustralya Peanut Company'de yetiştirici olan Graeme Wright, "UQ araştırmacıları tarafından fıstıkta geliştirilen hızlı yetiştirme tekniğini birkaç yıldır başarıyla kullanıyoruz" diyor. Wright, hızlı yetiştirmede kullanılan uzun ışık aralıklarının aslında gün uzunluğuna duyarsız olan bireysel bitkileri seçiyor olabileceğini düşünüyor. "arzu edilen bir özelliktir çünkü bu şu anlama gelir: geliştirilen çeşitler enlemlere geniş bir adaptasyona sahip olmalı, üreme büyümesi güne bağlı olmamalıdır" uzunluk."

CRISPR ve Ötesi

Bu yeni yöntem, yetiştiricilerin büyüyen genetik silah cephaneliğine ekleyebilecekleri bir cephane olarak görülmelidir. Geçtiğimiz birkaç yılda genom bilimindeki ilerlemeler, bilim adamlarının gen düzenleme araçlarını kullanmasını sağladı. CRISPR gibi şeyleri içerecek şekilde genomları değiştirmek Kuraklığa dayanıklılık ve daha yüksek beslenme.

Hickey, "Hızlı yetiştirme kulübedeki araçlardan biri" diyor. "Gerçek etki, bu aracı, bitki yetiştirme alanında hızla gelişen sahip olduğumuz diğer teknolojilerle birleştirmemizden kaynaklanacaktır. CRISPR, genomik araçlar, genomik seçim ve tahmin.”

Ancak araştırmacılar, tüm yetiştiricileri hızlı üreme rejimine dönüştürmenin kolay olmayacağının farkında. Eski alışkanlıklar zor ölür ve bilim insanları doğası gereği şüphecidir. Buna böyle bir yönteme geçiş için gereken altyapı değişikliklerini de ekleyince önümüzde engebeli bir yol olduğu açıkça görülüyor. Yine de yakın zamanda yayınlanan makaleleriyle Hickey ve Wright, diğer yetiştiricilerin ve araştırmacıların tekniklerindeki potansiyeli göreceklerini umuyorlar.

Hızlı üremeyi benimsemekle ilgilenenler için Hickey'nin nasıl başlayacağına dair basit bir önerisi var: "Işıkları açık bırak dostum."

Editörlerin Önerileri

• Hollandalılar, besi hayvanlarına daha fazla yer açmak için inekleri yüzen bir çiftliğe taşıyacak