Η γεωργία αντιμετωπίζει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην ιστορία τηςΓια να παραχθεί αρκετή τροφή για έναν πληθυσμό που θα φτάσει σχεδόν τα 9.700 δισεκατομμύρια ανθρώπους σε λίγες μόνο δεκαετίες, σε έναν θερμότερο, ξηρότερο πλανήτη με ολοένα και πιο ακραία καιρικά φαινόμενα. Σε αυτό το πλαίσιο, το Ντομάτες ανθεκτικές στο αλάτι Παύουν να αποτελούν επιστημονική περιέργεια και γίνονται μια πολύ πραγματική αναγκαιότητα σε πολλές γεωργικές περιοχές του κόσμου.
Ταυτόχρονα, βιοτεχνολογία φυτών, κλασική γενετική βελτίωση και χρήση ωφέλιμων μικροοργανισμών Αναπτύσσουν μια σειρά λύσεων για να διασφαλίσουν ότι σημαντικές καλλιέργειες όπως οι ντομάτες, τα δημητριακά και οι κράμβες παραμένουν κερδοφόρες σε εδάφη με υψηλά επίπεδα αλατότητας και χαμηλή υδατική καταπόνηση. Εργαστήρια στην Ισπανία, τη Χιλή και διεθνή κέντρα εργάζονται ήδη με άγριες ντομάτες, υποκείμενα, ριζοβακτήρια και αμυντικές πρωτεΐνες για να «θωρακίσουν» τα φυτά από αυτές τις αβιοτικές καταπονήσεις.
Γιατί η αλατότητα έχει γίνει ένα επείγον πρόβλημα
Η αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας, η εντατικοποίηση των ξηρασιών και η συνεχιζόμενη χρήση νερού άρδευσης με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι. Προκαλούν απότομη αύξηση της αλατότητας πολλών γεωργικών εδαφών. Αυτό το φαινόμενο έχει καταγραφεί ιδιαίτερα έντονα σε άνυδρες και ημιάνυδρες περιοχές, όπως η κεντρική και η βόρεια Χιλή, αλλά επηρεάζει και τις μεσογειακές περιοχές της Ισπανίας και άλλα μέρη του κόσμου όπου το νερό είναι ολοένα και πιο σπάνιο και κατώτερης ποιότητας.
Η αλατότητα του εδάφους είναι μια από τις πιο καταστροφικές αβιοτικές πιέσεις για την αγροτική παραγωγικότητα.Σε καλλιέργειες όπως οι ντομάτες, όταν αυξάνονται οι συγκεντρώσεις αλατιού, διαταράσσονται βασικές διεργασίες: η βλάστηση των σπόρων, η ζωηρότητα των σπορόφυτων, η βλαστική ανάπτυξη, η ανθοφορία και ο σχηματισμός καρπών. Όλα αυτά έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλότερες αποδόσεις ανά εκτάριο και μείωση της εμπορικής ποιότητας των τοματών.
Στη Χιλή, για παράδειγμα, εκτιμάται ότι υπάρχουν περίπου 1.500 εκτάρια επηρεάζονται από σοβαρά προβλήματα αλατότητας και υψηλά επίπεδα ανθρακικών αλάτωνειδικά σε ζώνες ξηρού κλίματος όπου η άρδευση γίνεται με αλμυρό νερό και οι εφαρμογές λιπάσματα με κακή προσαρμογήΗ κοιλάδα Lluta αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα: εκεί, έχουν μετρηθεί ηλεκτρικές αγωγιμότητες έως και 11,5 dS/m σε φυτείες ντομάτας, τιμές που οποιοδήποτε εγχειρίδιο θα θεωρούσε ακραίες για μια κηπευτική καλλιέργεια.
Η επίδραση του αλατιού στα φυτά ξεπερνά το «κάψιμο» των ριζών ή των φύλλωνΗ περίσσεια νατρίου και άλλων ιόντων διαταράσσει την ισορροπία του νερού και προκαλεί οσμωτικό στρες, αλλά δημιουργεί επίσης ισχυρό οξειδωτικό στρες μέσα στα φυτικά κύτταρα. Επομένως, το φυτό αντιδρά ενεργοποιώντας αμυντικούς μηχανισμούς, ρυθμίζοντας τη διαπνοή, τροποποιώντας την ανάπτυξη των ριζών και αναδιοργανώνοντας τα αποθέματά του σε ιόντα όπως το νάτριο και το κάλιο.
Μπροστά σε αυτή την κατάσταση, Η αναζήτηση ντοματών που μπορούν να αποδώσουν καλά σε αλατούχα εδάφη δεν είναι μια εργαστηριακή ιδιοτροπία.αλλά μάλλον μια δέσμευση για συνέχιση της καλλιέργειας σε εκτάσεις που βρίσκονται επί του παρόντος στα όριά τους ή αποκλείονται άμεσα για εντατική παραγωγή.
Έρευνα στην Ισπανία: πρωτεΐνες ανθεκτικότητας και διαγονιδιακές ντομάτες
Στην Ισπανία, ένας από τους κορυφαίους οργανισμούς σε αυτόν τον τομέα είναι ο Κέντρο Βιοτεχνολογίας Φυτών και Γονιδιωματικής (CBGP)όπου μια μεγάλη ομάδα ερευνητών μελετά τον τρόπο ανάπτυξης των φυτών, τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν με τους μικροοργανισμούς και τον τρόπο με τον οποίο προσαρμόζονται στην κλιματική αλλαγή και στις αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Στόχος του CBGP είναι η ανάπτυξη βιοτεχνολογικών λύσεων που αντιμετωπίζουν προβλήματα με σημαντικό κοινωνικό αντίκτυπο.: μείωση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στη γεωργία, παραγωγή καλλιεργειών με μεγαλύτερη θρεπτική αξία, αύξηση της βιομάζας που είναι διαθέσιμη για τρόφιμα και ενέργεια και, φυσικά, απόκτηση φυτών που είναι πιο ανθεκτικά στην ξηρασία, την αλατότητα και τα κύματα καύσωνα.
Τα εργαστήριά τους διερευνούν πώς τα φυτά αντιλαμβάνονται και αντιμετωπίζουν αυξήσεις θερμοκρασίας, μεγάλες περιόδους ξηρασίας και εδάφη με υψηλές συγκεντρώσεις αλατιούΑπό εκεί, προσδιορίζονται οι μοριακοί μηχανισμοί και οι αμυντικές πρωτεΐνες που επιτρέπουν σε ορισμένα φυτά να αντέχουν καλύτερα σε αυτές τις περιβαλλοντικές πιέσεις. Μόλις εντοπιστούν, οι επιστήμονες δημιουργούν πειράματα «απόδειξης της ιδέας» στα οποία παράγουν διαγονιδιακά φυτά που συσσωρεύουν αυτές τις πρωτεΐνες ή ενεργοποιούν αυτούς τους μηχανισμούς με ενισχυμένο τρόπο.
Το πιο εντυπωσιακό αποτέλεσμα μέχρι στιγμής είναι η ανάπτυξη φυτών τομάτας ανθεκτικών στην αλατότητα.Αυτά τα πειραματικά φυτά, για τα οποία έχει ήδη υποβληθεί αίτηση για ευρωπαϊκό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, όχι μόνο επιβιώνουν σε αλατούχο περιβάλλον, αλλά διατηρούν επίσης αποδεκτή απόδοση και βλαστική ανάπτυξη σε σημεία όπου άλλες ντομάτες θα αποτύγχαναν.
Οι ερευνητές του CBGP είναι πεπεισμένοι ότι Η ίδια τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί και σε άλλες καλλιέργειες που είναι πιο ευαίσθητες στο αλάτι από τις ντομάτες., όπως μπιζέλια, φασόλια, καλαμπόκι, φράουλες ή κράμβες (λάχανο, μπρόκολο...). Τα τελευταία είναι βασικά στην καθημερινή διατροφή και η απώλεια απόδοσής τους λόγω της αλατότητας θα είχε σημαντικές συνέπειες για την επισιτιστική ασφάλεια, εξ ου και το ενδιαφέρον για την προσαρμογή τους.
Ωστόσο, η εργασία με αμυντικές πρωτεΐνες δεν είναι τόσο απλή από άποψη ασφάλειας τροφίμων.Πολλές από αυτές τις πρωτεΐνες ανήκουν σε οικογένειες που περιέχουν επίσης αλλεργιογόνες πρωτεΐνες. Επομένως, εντός της ίδιας της CBGP, υπάρχει μια εξειδικευμένη ομάδα αλλεργιογόνων που αναλύει σχολαστικά τα χαρακτηριστικά που καθιστούν μια πρωτεΐνη αλλεργιογόνα και αξιολογεί εάν οι νέες παραλλαγές ενέχουν κίνδυνο για τους καταναλωτές.
Ο στόχος είναι να διασφαλιστεί ότι οποιαδήποτε βιοτεχνολογική λύση, όσο πολλά υποσχόμενη κι αν είναι όσον αφορά την αντοχή στο στρεςΠρέπει να πληροί τα πρότυπα ασφαλείας και να μην δημιουργεί νέες τροφικές αλλεργίες. Αυτό το κομμάτι, λιγότερο φανταχτερό από τη δημιουργία «αστέριων» διαγονιδιακών φυτών, είναι απολύτως καθοριστικό για να φτάσουν αυτές οι εξελίξεις στον τομέα και στην αγορά.
Θερμοκήπια υψηλής τεχνολογίας και ψηφιακή φαινοτυπία
Για την ανάπτυξη αυτών των έργων, το CBGP όχι μόνο διαθέτει εργαστήρια μοριακής βιολογίας και γενετικής, αλλά και υπερσύγχρονες εγκαταστάσεις για την καλλιέργεια φυτών υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκεςΔιαθέτουν περίπου 1.900 τ.μ. προσαρμοσμένα για δοκιμές καλλιεργειών, συμπεριλαμβανομένου ενός θερμοκηπίου 1.200 τ.μ. εξοπλισμένου με ειδικά συστήματα κλιματισμού και φωτισμού.
Μέσα σε αυτά τα θερμοκήπια, ένα αυτοματοποιημένη ψηφιακή υποδομή φαινοτυπίαςΔύο πλήρως ελεγχόμενες από το κλίμα μονάδες τύπου P2 (επίπεδο διαγονιδιακής συγκράτησης) μπορούν να ρυθμίσουν τη θερμοκρασία σε ένα εύρος από 10 έως 45°C, προσομοιώνοντας τα πάντα, από κρύες νύχτες έως έντονα κύματα καύσωνα. Μέσα σε αυτές τις μονάδες, ένα ρομποτικό σύστημα καταγράφει αυτόματα την ανάπτυξη των φυτών, την κατανάλωση νερού, την κατάσταση ενυδάτωσης και τη σοβαρότητα των συμπτωμάτων στρες.
Χάρη σε αυτά τα εργαλεία φαινοτυπικής ανάλυσης υψηλής απόδοσης, οι ερευνητές μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο αποκρίνεται κάθε φυτό. σε αλατότητα, ξηρασία ή υπερβολική ζέστη. Δεν πρόκειται απλώς για οπτική παρατήρηση του κατά πόσον μαραίνεται ή όχι, αλλά για συνεχή και συγκρίσιμα δεδομένα από δεκάδες ή εκατοντάδες γονότυπους ταυτόχρονα.
Ένα άλλο βασικό στοιχείο αυτών των εγκαταστάσεων είναι η ριζότρονα, δομές με διαφανείς πλάκες που επιτρέπουν την παρατήρηση του ριζικού συστήματος χωρίς να χρειάζεται να ξεριζώσουν το φυτό. Μελετούν το πάχος, το βάθος και τη διακλάδωση των ριζών, καθώς και την επίδραση διαφορετικών επιπέδων αλατιού ή βιολογικών προϊόντων στην ανάπτυξή τους.
Μια ενδιαφέρουσα πτυχή είναι ότι Η πρόσβαση σε αυτές τις πλατφόρμες δεν περιορίζεται αποκλειστικά στις ομάδες του CBGP.Είναι επίσης ανοιχτά σε έργα από άλλους δημόσιους και ιδιωτικούς οργανισμούς που ενδιαφέρονται να αντιμετωπίσουν τις κύριες προκλήσεις της γεωργίας του μέλλοντος. Αυτό ενισχύει τη συνεργασία και επιταχύνει τη μεταφορά γνώσης από τον ακαδημαϊκό χώρο στον παραγωγικό τομέα.
Δημητριακά που «αναπνέουν» άζωτο: λιγότερο λίπασμα, περισσότερη βιωσιμότητα
Εκτός από την αλατότητα, ένα άλλο ανοιχτό μέτωπο στο CBGP είναι η μείωση της χρήσης αζωτούχων λιπασμάτων στην εντατική γεωργίαΠαρόλο που αυτά τα λιπάσματα έχουν συμβάλει καθοριστικά στην επίτευξη υψηλών αποδόσεων σε δημητριακά όπως το ρύζι, το σιτάρι ή το καλαμπόκι, ο περιβαλλοντικός τους αντίκτυπος είναι τεράστιος: μόλυνση των υπόγειων υδάτων και των ποταμών, υποβάθμιση του εδάφους και εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά την παρασκευή και τη χρήση τους.
Ο ερευνητής Luis Rubio ηγείται ενός έργου, που χρηματοδοτείται από το Ίδρυμα Gates, το οποίο στοχεύει για την απόκτηση δημητριακών ικανών να αξιοποιήσουν άμεσα το άζωτο από τον αέραΑυτό είναι κάτι που, μέχρι τώρα, μόνο ορισμένα βακτήρια ήταν σε θέση να κάνουν χάρη στο ένζυμο νιτρογενάση. Τα φυτά δεν διαθέτουν αυτό το ένζυμο φυσικά, επομένως εξαρτώνται από πηγές αζώτου που διατίθενται στο έδαφος, πολλές από τις οποίες προέρχονται από χημικά λιπάσματα.
Αυτή η εργασία χρησιμοποιεί βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο ως Azotobacter vinelandii (συχνά συνδεδεμένη με το μικροβίωμα του εδάφους και γνωστή στον τομέα της βιοτεχνολογίας) ως μοντέλο για τη μεταφορά των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη δέσμευση του αζώτου στα δημητριακά. Ο απώτερος στόχος είναι αυτές οι καλλιέργειες να είναι σε θέση, κατά κάποιο τρόπο, να «αναπνέουν» το ατμοσφαιρικό άζωτο και να το μεταβολίζουν για την ανάπτυξή τους.
Εάν αυτή η ερευνητική γραμμή είναι επιτυχής, θα ανοίξει την πόρτα σε μια πολύ πιο βιώσιμη γεωργία.Αυτό θα μείωνε δραστικά τη χρήση χημικών λιπασμάτων και το αποτύπωμα άνθρακα που παράγουν. Επιπλέον, θα βοηθούσε στην αποκατάσταση των υποβαθμισμένων εδαφών και στην ελαχιστοποίηση της ρύπανσης των υδάτινων οικοσυστημάτων, ιδίως σε περιοχές όπου αυτές οι εισροές έχουν χρησιμοποιηθεί υπερβολικά εδώ και δεκαετίες.
Η ίδια η ομάδα, ωστόσο, παραδέχεται ότι Πρόκειται για έναν εξαιρετικά φιλόδοξο στόχο που θα απαιτήσει δεκαετίες εργασίας.Η ανάπτυξη αυτογονιμοποιούμενων δημητριακών όπως το ρύζι, το σιτάρι ή το καλαμπόκι είναι μια από τις μεγάλες φιλοδοξίες της σύγχρονης βιοτεχνολογίας, αλλά και μια τεχνολογική πρόκληση υψηλού επιπέδου που απαιτεί την ενσωμάτωση της γενετικής, της φυσιολογίας των φυτών, της μικροβιακής οικολογίας και των παραμέτρων περιβαλλοντικής ασφάλειας.
Χιλή: υποκείμενα, αντιοξειδωτικά σκευάσματα και ριζοβακτήρια
Στη Χιλή, αρκετές ερευνητικές ομάδες αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της αλατότητας με συμπληρωματικές προσεγγίσεις. Ένα από τα πιο προηγμένα έργα είναι αυτό που προωθείται από Ερευνητική Ομάδα Φυσιολογίας Φυτών και Μοριακής Βιολογίας του INIA La Cruz, στην περιοχή Βαλπαραΐσο, μαζί με εθνικά και διεθνή πανεπιστήμια.
Αφενός, έχει ξεκινήσει ένα έργο FONDECYT (1180958) που εστιάζει στην η ανάπτυξη υποκειμένων ντομάτας ανθεκτικών στην αλατότηταΑυτό επιτυγχάνεται μέσω διασταύρωσης μεταξύ καλλιεργούμενων ντοματών (Solanum lycopersicum) και της άγριας ντομάτας Solanum chilense, ενός τοπικού είδους προσαρμοσμένου σε αλατούχα περιβάλλοντα. Η ιδέα δεν είναι να αλλοιωθούν οι εμπορικές ποικιλίες φρούτων, αλλά μάλλον να βελτιωθεί το «πέδιλο», δηλαδή το υποκείμενο στο οποίο εμβολιάζεται το υπέργειο μέρος του φυτού.
Αυτά τα 100% Χιλιανά υποκείμενα θα επιτρέψουν αποδεκτές αποδόσεις και ποιοτικούς καρπούς σε εδάφη με υψηλή συγκέντρωση αλάτων.διατηρώντας τα εμπορικά χαρακτηριστικά των τοματών που είναι ήδη γνωστά στην αγορά. Σύμφωνα με τον Δρ. Juan Pablo Martínez, τα υλικά που προκύπτουν παρουσιάζουν ενδιαφέροντες μηχανισμούς ανοχής στο αλατούχο στρες, γεγονός που ανοίγει τον δρόμο για την επέκταση των καλλιεργητικών περιοχών.
Αυτή η εργασία πραγματοποιείται σε συνεργασία με ομάδες από το Πανεπιστήμιο Austral της Χιλής και το Καθολικό Πανεπιστήμιο της Λουβαίν (Βέλγιο), με στόχο την να προωθήσει τις επιστημονικές ανταλλαγές και τη διεθνή συνεργασίαΣύμφωνα με τον ίδιο τον Μαρτίνεθ, αυτό είναι ένα σαφές παράδειγμα του πώς η εφαρμοσμένη αγρονομία μπορεί να ανταποκριθεί στα πραγματικά προβλήματα της περιοχής χωρίς να εγκαταλείψει την έρευνα υψηλού επιπέδου.
Παράλληλα, στο πλαίσιο του έργου «PASSA» (ACT 192073) του Ερευνητικού Δακτυλίου στην Επιστήμη και την Τεχνολογία, μια κοινοπραξία του INIA La Cruz, του Πανεπιστημίου της Χιλής και του Πανεπιστημίου Arturo Prat ανάπτυξη σκευασμάτων για την αύξηση της ανοχής των τοματών στη λειψυδρία και την αλατότηταΣτόχος είναι η εξοικονόμηση νερού και η διατήρηση βιώσιμης παραγωγής σε περιοχές που επηρεάζονται από αυτές τις αβιοτικές καταπονήσεις.
Μία από αυτές τις συνθέσεις, που γενικά ονομάζεται «βιοδιαμορφωτής», συνδυάζει φυσικές ενώσεις με ισχυρή αντιοξειδωτική ικανότητα, όπως το λιποϊκό οξύ και ορισμένα καροτενοειδήμαζί με άλλα χημικά μόρια που είχαν ήδη δείξει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα σε προηγούμενες δοκιμές στο Πανεπιστήμιο της Χιλής. Όταν εφαρμόζεται ως διαφυλλικό σπρέι, στοχεύει στον μετριασμό του οξειδωτικού στρες που προκαλείται από την ξηρασία και την αλατότητα στα φυτικά κύτταρα.
Η άλλη διατύπωση βασίζεται σε Ριζοβακτήρια που απομονώθηκαν από φυτά που καλλιεργούνται στην έρημο Ατακάμαένα εξαιρετικά άνυδρο και αλατούχο περιβάλλον. Μελέτες από το Πανεπιστήμιο Arturo Prat έχουν δείξει ότι αυτά τα βακτήρια προσδίδουν αντοχή στην αλατότητα στα φυτά με τα οποία συνδέονται, επιτρέποντάς τους να ευδοκιμήσουν σε συνθήκες που θα ήταν θανατηφόρες για τα περισσότερα καλλιεργούμενα είδη.
Επιπλέον, η INIA La Cruz συνεργάζεται με ενισχυτές ανάπτυξης φυτών (PGPR) που λαμβάνονται από την Τράπεζα Μικροοργανισμών τουςΣε δοκιμές σε θερμοκήπια, έχει παρατηρηθεί ότι η εφαρμογή αυτών των ριζοβακτηρίων σε φυτά τομάτας που υποβάλλονται σε αλατότητα βελτιώνει σημαντικά την ανάπτυξη και την ευρωστία τους.
Αρκετές κοινοπραξίες δοκιμάζονται: μία που σχηματίζεται από στελέχη Pseudomonas που προέρχεται από αλατούχα περιβάλλοντα στο βορρά, επιλέχθηκε από την ομάδα του καθηγητή Ricardo Tejos στο Πανεπιστήμιο Arturo Prat, και ένα άλλο με διάφορα στελέχη του γένους ΣταφυλόκοκκοςΕπιπλέον, υπάρχει μια τάση Bacillus amyloliquefaciens, που αναγνωρίστηκε από την Τράπεζα Μικροβιακών Γενετικών Πόρων της INIA Quilamapu ως ανθεκτικό στην αλατότητα.
Οι αυξητικοί παράγοντες που βασίζονται σε Bacillus είναι, στην πραγματικότητα, τα πιο διαδεδομένα βιολογικά προϊόντα στον κόσμο. Λόγω της ασφάλειάς τους για τον άνθρωπο και της αποτελεσματικότητάς τους στον έλεγχο ενός ευρέος φάσματος παρασίτων και ασθενειών, ανάλογα με το στέλεχος που χρησιμοποιείται, εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύουν περίπου το 90% της παγκόσμιας αγοράς βιολογικών παραγόντων ελέγχου.
Στη Χιλή διεξάγονται δοκιμές σε αγρούς και θερμοκήπια σε δύο είδη ντομάτας: μια απροσδιόριστη εμπορική υβριδική ποικιλία και μια τοπική ποικιλία που ονομάζεται Poncho NegroΤυπικό φαινόμενο της κοιλάδας Γιούτα και της περιοχής Αζάπα, στην περιοχή Άρικα και Παρινακότα. Σε όλες τις περιπτώσεις, τα φυτά ελέγχου συγκρίνονται με άλλα που εκτίθενται σε περισσότερο αλάτι για να δημιουργηθεί έντονο στρες και αναλύεται η επίδραση των διαφόρων σκευασμάτων.
Όπως επισημαίνει ο Δρ. Μαρτίνεθ, Η χρήση ριζοβακτηρίων και βιολογικών προϊόντων που βασίζονται σε μικροοργανισμούς μπορεί να μειώσει μέρος της χρήσης χημικών προϊόντων. Στη γεωργία, αυτό τείνει προς μια καθαρότερη και πιο βιώσιμη παραγωγή. Αυτά τα βιοπροϊόντα βασίζονται σε ανανεώσιμους βιολογικούς πόρους και γενικά έχουν πολύ χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο, αν και εξακολουθούν να απαιτούνται πολύ περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ανάπτυξη και τη σύνθεση για τη βελτιστοποίηση της χρήσης τους.
Αυτή η εργασία είναι ιδιαίτερα πολύτιμη επειδή Οι λύσεις σχεδιάζονται με γνώμονα την πραγματικότητα του Χιλιανού αγρότη.Οι δόσεις, οι χρόνοι εφαρμογής και οι συνδυασμοί προϊόντων δοκιμάζονται και μπορούν στη συνέχεια να μεταφερθούν απευθείας στην καθημερινή πρακτική, χωρίς να απαιτείται από τον παραγωγό να κάνει δραστικές αλλαγές στον τρόπο εργασίας του.
Ο γενετικός θησαυρός των άγριων ντοματών
Πέρα από την προηγμένη βιοτεχνολογία ή τα μικροβιακά βιοπροϊόντα, μια πηγή λύσεων για την αλατότητα έγκειται στην οι άγριοι συγγενείς της καλλιεργούμενης ντομάταςΕρευνητές στο Ινστιτούτο Boyce Thompson μελέτησαν λεπτομερώς το Solanum pimpinellifolium, τον πλησιέστερο άγριο συγγενή της εγχώριας ντομάτας, που χαρακτηρίζεται από μικρούς καρπούς που μοιάζουν με κερασιά, αλλά τεράστια γενετική ποικιλομορφία και μεγάλη αντοχή στο στρες.
Αυτή η εργασία παρουσιάστηκε διαφορετικές σειρές S. pimpinellifolium σε διάφορα επίπεδα αλατούχου στρεςΤόσο σε θερμοκήπια όσο και στο χωράφι, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές φαινοτυπικής ανάλυσης υψηλής απόδοσης, πολύ παρόμοιες με αυτές που περιγράφονται στο CBGP. Η ανάλυση αποκάλυψε τεράστιες διαφορές στον τρόπο με τον οποίο αυτά τα φυτά αντιμετώπισαν την αλατότητα, κυμαινόμενες από άτομα που ουσιαστικά δεν εμφάνισαν καθόλου στρες έως άλλα που υπέστησαν σημαντικές απώλειες στην απόδοση.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα ήταν ότι Η συνολική ζωντάνια του φυτού (η ικανότητά του να αναπτύσσεται γρήγορα και δυναμικά) ήταν ένας καθοριστικός παράγοντας για την ανοχή του στο αλάτι.Τα πιο εύρωστα φυτά άντεξαν καλύτερα στο στρες, γεγονός που υποδηλώνει ότι η επιλογή για ζωντάνια θα μπορούσε έμμεσα να βελτιώσει την ανοχή στην αλατότητα στα προγράμματα αναπαραγωγής.
Διαπιστώθηκε επίσης ότι χαρακτηριστικά όπως ο ρυθμός διαπνοής, η μάζα των εναέριων βλαστών και η συσσώρευση ιόντων (ιδιαίτερα νατρίου και καλίου) στους ιστούς Συσχετίστηκαν με την απόδοση υπό αλατούχο καταπόνηση. Είναι ενδιαφέρον ότι, ενώ η διαπνοή ήταν το κλειδί για την εξήγηση της απόδοσης του θερμοκηπίου, υπό συνθήκες αγρού ο παράγοντας που σχετίζεται στενότερα με την απόδοση ήταν η υπέργεια μάζα του φυτού.
Ίσως το πιο εκπληκτικό ήταν να διαπιστώσουμε ότι Η συνολική ποσότητα αλατιού που συσσωρεύτηκε στα φύλλα δεν ήταν τόσο κρίσιμη για την απόδοση όσο είχε υποτεθεί.Αυτό το εύρημα αμφισβητεί ορισμένες κλασικές ιδέες σχετικά με την ανοχή στο αλάτι, οι οποίες επικεντρώνονταν σχεδόν αποκλειστικά στον περιορισμό της εισόδου ή της συσσώρευσης νατρίου στους ιστούς του αέρα, και ανοίγει νέες γραμμές εργασίας που επικεντρώνονται σε άλλους μηχανισμούς προσαρμογής.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Το περιοδικό Plant, επιτρέπεται να αναγνωρίζουν υποψήφια γονίδια που δεν είχαν προηγουμένως συσχετιστεί με την ανοχή στο στρες από αλάτιΑυτοί οι συγκεκριμένοι γονότυποι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δότες αλληλόμορφων σε προγράμματα βελτίωσης για την εισαγωγή ανοχής στο αλάτι σε καλλιεργούμενες ντομάτες και άλλες σχετικές καλλιέργειες.
Συνολικά, αυτή η έρευνα Ενισχύει την ιδέα ότι οι άγριοι συγγενείς των καλλιεργούμενων φυτών αποτελούν μια πραγματική τράπεζα λύσεων. Ενόψει της κλιματικής αλλαγής και των νέων περιβαλλοντικών συνθηκών, αυτά τα υλικά, σε συνδυασμό με τις κλασικές τεχνικές γενετικής βελτίωσης και τα σύγχρονα εργαλεία γονιδιωματικής και φαινοτυποποίησης, μπορούν να επιταχύνουν τη δημιουργία πιο ανθεκτικών γεωργικών ποικιλιών.
La σύγκλιση όλων αυτών των τομέων εργασίας —διαγονιδιακές ντομάτες ανθεκτικές στο αλάτι, τοπικά υποκείμενα, βιολογικά προϊόντα με βάση τα ριζοβακτήρια, δημητριακά που αξιοποιούν το ατμοσφαιρικό άζωτο και η εντατική χρήση της ποικιλομορφίας της άγριας ντομάτας— υποδεικνύουν μια ένα πολύ πιο ανθεκτικό γεωργικό μοντέλο ενόψει της κλιματικής αλλαγής και της υποβάθμισης του εδάφους. Αν και θα περάσουν ακόμη χρόνια μέχρι να δούμε κάποιες από αυτές τις καινοτομίες σε μαζική κλίμακα στα σούπερ μάρκετ ή στις φάρμες, η πορεία είναι σαφώς χαραγμένη: ενσωμάτωση της βιοτεχνολογίας, της μικροβιακής οικολογίας και της γενετικής βελτίωσης για να συνεχιστεί η συγκομιδή ζουμερών ντοματών εκεί που το αλάτι και η ξηρασία φαινόταν να έχουν νικήσει.
