Hur kan grödor klara sig bättre i torka?

Torka som ödelägger växtodlingen kommer bara att bli värre under de kommande åren. Förra året kostade Kaliforniens värsta torka på decennier statens bönder 1 miljard dollar i förlorade intäkter utöver kostnaden för att pumpa vatten för att hålla grödor vid liv, en studie från University of California, Davis, visade.

En genetiskt modifierad växt (visas nedan) reagerar på en sprutad kemikalie genom att behålla mer vatten än den konventionella versionen (visas ovan).

Viss torktolerans har förädlats till grödor med tiden. Faktum är att jordbruksföretag som Monsanto, DuPont Pioneer , och Syngenta försäljer omväxlingar av corn som finnas fakturerat såsom dry-tolerant. De tros på ett blygsamt sätt hjälpa jordbrukare att upprätthålla avkastningen under torra förhållanden. Men i hopp om att avsevärt kunna höja kvaliteten och kvantiteten på mat som odlas med mindre vatten, letar forskarna fortfarande efter nya förädlingsmetoder och bioteknik. Deras mål är för majs och andra grödor - speciellt vete och ris —att motstå låg nederbörd ännu bättre utan att skada skörden under normala förhållanden.

Här är några nyare undersökningar som indikerar de framsteg som görs.

Behålla vatten vid behov

Växter konsumerar vanligtvis bara en liten del av vattnet de tar in och släpper ut resten i luften genom porerna i deras blad, kallade stomata. Under torra perioder producerar många växter naturligt ett hormon som kallas abscisinsyra (ABA), som binder till en receptor i växten och stänger till stomata så att vatten inte kan rinna ut. Nu har forskare vid University of California, Riverside, genetiskt modifierat den blommande växten Arabidopsis , vanligt i labbexperiment, så att det reagerar på en vanlig fungicid som om det vore ABA. Tanken är att det skulle kunna bli möjligt att utlösa torktolerans på efterfrågan i grödor som inte redan har det. De Natur studien publicerades i februari.

Torrare klimat

Forskare i Australien och Storbritannien har funnit att de kanske kan konstruera anläggningar för att klara sig bättre i en framtid där vissa områden är mycket torrare och hela atmosfären innehåller mer koldioxid. Forskarna modifierade en gen som styr tätheten av en växts stomata. Genom att få genen att överuttrycka sig gjorde de det möjligt för växten att behålla mer vatten, vilket antydde att den skulle klara sig bra under torka. Arbetet utfördes i Arabidopsis lämnar, men forskargruppen kommer nu att testa den genetiska modifieringen i en allmänt använd gröda (det har inte avslöjat vilken) för att observera dess avkastning och kvalitet, säger Peter Franks, docent vid University of Sydney och huvudförfattare till en artikel publicerad i Ny fytolog .

Vattensensor

Duke-forskare har identifierat genen kopplad till växternas förmåga att känna av hur mycket vatten som finns tillgängligt. Växter ökar sina cellers kalciumnivåer när vatten är ont om, vilket i sin tur sätter igång andra reaktioner som kan hjälpa dem att överleva. Duke docent Zhen-Ming Pei säger att ytterligare forskning om genen kan leda till grödor som svarar på torka snabbare. Forskningen publicerades i Natur sista augusti.

Skanna efter gener

Ny DNA-analysteknik hjälper forskare att identifiera gener eller genvariationer som kan vara användbara för att odla bättre grödor. I en nyligen PLOS ETT papper, undersökte avelsexperter från Texas A&M om låga lokala majsskördar kunde förklaras av det faktum att Texas-bönder använde sorter utformade för delstater i Mellanvästern, som har svalare och blötare odlingsperioder. Forskarna identifierade vissa genetiska markörer som kunde kopplas till egenskaper – inklusive torktolerans – som skulle öka majsproduktionen i Texas klimat. De använde den informationen för att utveckla en ny typ av majs som kommer att testas i Texas i sommar.

Takeaway:

Vetenskap burk hjälp grödor tål torka. Men att utveckla nya versioner tar i allmänhet lång tid - så mycket som sju år för nya varianter i utveckling idag, säger Texas A&M Universitys Seth Murray.

Även sorter som är gjorda för att motstå torka behöver fortfarande lite vatten för att överleva. Ändå kan dessa sorter göra skillnad i områden där bevattning eller vattning inte är ekonomiskt. I mars, den International Maize and Wheat Improvement Center lanserade ett femårigt program för att tillhandahålla torka-resistent majs till cirka 400 000 små gårdar i Afrika.

Har du en stor fråga? Skicka förslag till [email protected] .

Dölj