Βελτίωση της αντοχής του καλαμποκιού στην ξηρασία και της παραγωγικότητας του σόργου

Η κλιματική αλλαγή αυξάνει τους κινδύνους έλλειψης νερού, με τον αραβόσιτο και το σόργο να αντιμετωπίζουν προκλήσεις όσον αφορά την αποδοτικότητα στη χρήση του νερού, παρά τον μεταβολισμό τύπου C4 που διαθέτουν. Ο αραβόσιτος καταναλώνει συνήθως περισσότερο νερό άρδευσης από το σόργο σε περιοχές όπως η Γαλλία, ωστόσο και οι δύο καλλιέργειες παρουσιάζουν υψηλή αποδοτικότητα στη χρήση του νερού. Αν και το σόργο θεωρείται συχνά ανθεκτικό στην ξηρασία, η ανάπτυξη των κόκκων του είναι ευαίσθητη στην έλλειψη νερού, γεγονός που περιορίζει τη χρήση του σε άνυδρες περιοχές. Η γενετική έρευνα, συμπεριλαμβανομένων των πειραμάτων μεταφοράς γονιδίων, έχει δείξει δυνατότητες βελτίωσης της αντοχής στην ξηρασία, αλλά διατίθενται λίγες εμπορικές ποικιλίες. Ανθεκτικοί γονότυποι χρησιμοποιούνται επί του παρόντος στο Μεξικό (καλαμπόκι), στην Ανατολική Αφρική (καλαμπόκι) και στην Ινδία/Αυστραλία (σόργο). Η αντοχή του αραβοσίτου στην ξηρασία έχει βελτιωθεί μέσω της επιλογής, ιδίως σε εύκρατες περιοχές όπου νεότερες ποικιλίες διατηρούν τις αποδόσεις τους υπό συνθήκες ξηρασίας χωρίς να θίγεται η συνολική παραγωγικότητα. Οι τροπικές ποικιλίες αραβοσίτου που έχουν αναπτυχθεί από το CIMMYT για περιοχές επιρρεπείς στην ξηρασία διαθέτουν ανεκμετάλλευτο δυναμικό προσαρμογής στις ευρωπαϊκές συνθήκες μέσω της χρήσης γενετικών πόρων από το τεοσίντε και το Tripsacum. Οι στρατηγικές αντοχής στην ξηρασία εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το εκάστοτε σενάριο: η διατήρηση του αριθμού των κόκκων μπορεί να μειώσει την ποιότητα της απόδοσης υπό συνθήκες σοβαρής ξηρασίας, ενώ τα οφέλη της βαθιάς ριζοβολίας εξαρτώνται από τις εδαφικές συνθήκες. Δεν υπάρχει καθολική λύση· η βελτίωση πρέπει να δίνει προτεραιότητα σε χαρακτηριστικά που είναι ειδικά για κάθε πλαίσιο. Η φήμη του σόργου για αντοχή στην ξηρασία έρχεται σε αντίθεση με τη χαμηλότερη παραγωγικότητά του σε σύγκριση με τον αραβόσιτο. Παρουσιάζει ευαισθησία στην έλλειψη νερού, με διαφορές στην απόδοση που φτάνουν έως και τα 30 q/ha μεταξύ αρδευόμενων και μη αρδευόμενων καλλιεργειών στη Γαλλία. Η αντοχή του ενδέχεται να οφείλεται στη συνεχή πρόσληψη αζώτου και στην αποτελεσματική φωτοσύνθεση υπό μεταβαλλόμενες συνθήκες υγρασίας του εδάφους. Το χαρακτηριστικό «stay-green» —που παρατείνει τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα μετά την ανθοφορία— είναι κρίσιμο για την ανθεκτικότητα στην ξηρασία. Στην Ευρώπη, η βελτίωση του σόργου έχει επικεντρωθεί στην υβριδοποίηση μέσω της κυτταροπλασματικής αρσενικής στειρότητας, αλλά η πρόοδος έχει περιοριστεί λόγω της ευαισθησίας στη φωτοπερίοδο και της περιορισμένης διερεύνησης της τροπικής ποικιλομορφίας. Το πρόγραμμα του USDA της δεκαετίας του 1960 μείωσε την ευαισθησία στη φωτοπερίοδο, ωστόσο το δυναμικό παραγωγικότητας του σόργου ενδέχεται να περιορίζεται εγγενώς από τη διάρκεια του κύκλου και τους ρυθμούς ανάπτυξης της θύσανος. Η ανακατανομή των προϊόντων της φωτοσύνθεσης ή η βελτιστοποίηση των σταδίων ανάπτυξης θα μπορούσε να ενισχύσει τις αποδόσεις χωρίς να παραταθούν οι κύκλοι. Η έρευνα σχετικά με την αντοχή του αραβοσίτου στην ξηρασία έχει εντοπίσει βασικούς γενετικούς μηχανισμούς και QTL, οι οποίοι έχουν πλέον ενσωματωθεί σε προγράμματα βελτίωσης. Η επιλογή με τη βοήθεια δεικτών (MAS) και οι μελέτες σχετικά με την υπομονάδα Β του πυρηνικού παράγοντα Y (NF-Y) στοχεύουν στη βελτίωση της ποιότητας του σόργου ως ζωοτροφής και της ανθεκτικότητάς του στην ξηρασία. Η συγκριτική γενετική χαρτογράφηση μεταξύ του αραβοσίτου και του σόργου έχει αποκαλύψει διπλά τμήματα χρωμοσωμάτων, επιτρέποντας τη διασταυρωμένη ανάλυση μεταξύ των ειδών. Αν και η πρόοδος είναι εμφανής, παραμένει σημαντικό περιθώριο για την ενίσχυση της αντοχής στην ξηρασία μέσω της εξειδικευμένης ανά σενάριο βελτίωσης, της γενετικής μοντελοποίησης και της αξιοποίησης της τροπικής βιοποικιλότητας. Οι προσπάθειες αυτές στοχεύουν στη διατήρηση της γεωργικής παραγωγικότητας εν μέσω της αυξανόμενης έλλειψης νερού.