Zlepšení odolnosti kukuřice vůči suchu a zvýšení výnosnosti čiroku

Klimatické změny zvyšují riziko nedostatku vody, přičemž kukuřice a čirok čelí problémům s efektivitou využívání vody navzdory svému C4 metabolismu. Kukuřice obvykle spotřebovává více závlahové vody než čirok v regionech, jako je Francie, přesto obě plodiny vykazují vysokou účinnost využívání vody. Ačkoli je čirok často považován za plodinu odolnou vůči suchu, tvorba jeho zrn je citlivá na nedostatek vody, což omezuje jeho využití v suchých oblastech. Genetický výzkum, včetně experimentů s přenosem genů, ukázal potenciál pro zlepšení odolnosti vůči suchu, ale na trhu je k dispozici jen málo komerčních odrůd. Odolné genotypy se v současné době používají v Mexiku (kukuřice), ve východní Africe (kukuřice) a v Indii a Austrálii (sorgo). Odolnost kukuřice vůči suchu se zlepšila díky šlechtění, zejména v mírných klimatických oblastech, kde novější odrůdy udržují výnosy i za sucha, aniž by to ohrozilo celkovou produktivitu. Tropické odrůdy kukuřice vyvinuté organizací CIMMYT pro oblasti náchylné k suchu skýtají nevyužitý potenciál pro adaptaci v Evropě díky využití genetických zdrojů teosintu a Tripsacum. Strategie odolnosti vůči suchu jsou do značné míry závislé na konkrétních podmínkách: zachování počtu zrn může při závažném suchu snížit kvalitu výnosu, zatímco přínosy hlubokého kořenového systému závisí na půdních podmínkách. Neexistuje žádné univerzální řešení; šlechtění musí upřednostňovat vlastnosti specifické pro daný kontext. Pověst čiroku o odolnosti vůči suchu kontrastuje s jeho nižší produktivitou ve srovnání s kukuřicí. Čirok vykazuje citlivost na nedostatek vody, přičemž ve Francii dosahují rozdíly ve výnosech mezi zavlažovanými a nezavlažovanými plodinami až 30 q/ha. Jeho odolnost může pramenit z trvalého příjmu dusíku a účinné fotosyntézy při proměnlivé půdní vlhkosti. Vlastnost „stay-green“ – prodloužení fotosyntetické aktivity po odkvětu – je pro odolnost vůči suchu zásadní. V Evropě se šlechtění čiroku zaměřilo na hybridizaci prostřednictvím cytoplazmatické samčí sterility, avšak pokrok byl omezen citlivostí na fotoperiodu a nedostatečným zkoumáním tropické diverzity. Program amerického ministerstva zemědělství (USDA) z 60. let 20. století snížil citlivost na fotoperiodu, avšak produktivní potenciál čiroku může být vnitřně omezen délkou vegetačního cyklu a rychlostí vývoje laty. Přerozdělení fotosyntetických produktů nebo optimalizace růstových fází by mohly zvýšit výnosy bez prodloužení vegetačních cyklů. Výzkum tolerance kukuřice vůči suchu identifikoval klíčové genetické mechanismy a QTL, které jsou nyní začleněny do šlechtitelských programů. Selekce podporovaná markery (MAS) a studie podjednotky B jaderného faktoru Y (NF-Y) mají za cíl zlepšit kvalitu krmného čiroku a jeho odolnost vůči suchu. Srovnávací genetické mapování kukuřice a čiroku odhalilo duplikované chromozomové segmenty, což umožňuje získávat poznatky napříč druhy. Ačkoli je pokrok zřejmý, stále existuje značný prostor pro zvýšení odolnosti vůči suchu prostřednictvím šlechtění zaměřeného na konkrétní scénáře, genetického modelování a využití tropické diverzity. Cílem těchto snah je udržet zemědělskou produktivitu i přes rostoucí nedostatek vody.