Forbedring af majsens tørketolerance og sorghumets produktivitet

Klimaforandringerne øger risikoen for vandmangel, og majs og sorghum står over for udfordringer med hensyn til vandeffektivitet på trods af deres C4-metabolisme. Majs forbruger typisk mere vand til kunstvanding end sorghum i regioner som Frankrig, men begge afgrøder udviser en høj vandeffektivitet. Selvom sorghum ofte betragtes som tørketolerant, er dens kornudvikling følsom over for vandmangel, hvilket begrænser dens anvendelse i tørre regioner. Genetisk forskning, herunder eksperimenter med genoverførsel, har vist potentiale for at forbedre tørketolerancen, men der findes kun få kommercielle sorter. Tolerante genotyper anvendes i øjeblikket i Mexico (majs), Østafrika (majs) og Indien/Australien (sorghum). Majsens tørketolerance er blevet forbedret gennem selektion, især i tempererede regioner, hvor nyere sorter opretholder udbyttet under tørke uden at gå på kompromis med den samlede produktivitet. Tropiske majssorter udviklet af CIMMYT til tørkeudsatte områder rummer et uudnyttet potentiale for tilpasning til europæiske forhold gennem anvendelse af genetiske ressourcer fra teosinte og Tripsacum. Strategier for tørketolerance er i høj grad afhængige af det konkrete scenario: at opretholde antallet af korn kan reducere udbyttets kvalitet under svær tørke, mens fordelene ved dybe rødder afhænger af jordforholdene. Der findes ingen universel løsning; avlen skal prioritere kontekstspecifikke egenskaber. Sorghums ry for tørketolerance står i kontrast til dets lavere produktivitet sammenlignet med majs. Det udviser følsomhed over for vandmangel, med udbytteforskelle på op til 30 q/ha mellem kunstvandede og ikke-kunstvandede afgrøder i Frankrig. Dets tolerance kan skyldes vedvarende kvælstofoptagelse og effektiv fotosyntese under varierende jordfugtighed. Egenskaben »stay-green« – der forlænger den fotosyntetiske aktivitet efter blomstringen – er afgørende for tørkebestandigheden. I Europa har avlen af sorghum fokuseret på hybridisering via cytoplasmatisk hanlig sterilitet, men fremskridtene er blevet begrænset af følsomhed over for fotoperioden og en begrænset udforskning af den tropiske diversitet. USDA’s program fra 1960’erne reducerede følsomheden over for fotoperioden, men sorghumets produktivitetspotentiale kan være iboende begrænset af cykluslængden og udviklingshastigheden for aksene. Omfordeling af fotosyntese-produkter eller optimering af vækststadierne kunne øge udbyttet uden at forlænge cyklusserne. Forskning i majsens tørketolerance har identificeret centrale genetiske mekanismer og QTL’er, som nu er integreret i avlsprogrammerne. Markørassisteret selektion (MAS) og undersøgelser af den nukleare faktor Y (NF-Y) B-underenhed har til formål at forbedre sorghumets foderkvalitet og tørketolerance. Sammenlignende genetisk kortlægning mellem majs og sorghum har afsløret duplikerede kromosomsegmenter, hvilket muliggør artsoverskridende indsigt. Selvom der er tydelige fremskridt, er der stadig betydeligt potentiale for at forbedre tørketolerancen gennem scenariespecifik avl, genetisk modellering og udnyttelse af den tropiske diversitet. Disse bestræbelser har til formål at opretholde landbrugsproduktiviteten midt i den voksende vandknaphed.