Maissin kuivuuden sietokyvyn ja sorgon tuottavuuden parantaminen

Ilmastonmuutos lisää vesipulan riskejä, ja maissi ja durra kohtaavat haasteita vedenkäytön tehokkuudessa huolimatta niiden C4-aineenvaihdunnasta. Maissi kuluttaa tyypillisesti enemmän kasteluvettä kuin durra esimerkiksi Ranskan kaltaisilla alueilla, mutta molemmat viljelykasvit ovat erittäin tehokkaita vedenkäytössä. Vaikka durraa pidetään usein kuivuutta sietävänä, sen jyvien muodostuminen on herkkää vedenpuutteelle, mikä rajoittaa sen käyttöä kuivilla alueilla. Geneettinen tutkimus, mukaan lukien geeninsiirtokokeet, on osoittanut mahdollisuuksia kuivuuden sietokyvyn parantamiseen, mutta kaupallisia lajikkeita on saatavilla vain vähän. Sietokykyisiä genotyyppejä käytetään tällä hetkellä Meksikossa (maissi), Itä-Afrikassa (maissi) sekä Intiassa ja Australiassa (sorghum). Maissin kuivuuden sietokyky on parantunut jalostuksen avulla, erityisesti lauhkeilla alueilla, joilla uudemmat lajikkeet säilyttävät satonsa kuivuuden aikana ilman, että kokonaistuottavuus kärsii. CIMMYT:n kuivuusalttiille alueille kehittämillä trooppisilla maissilajikkeilla on hyödyntämätöntä potentiaalia sopeutua eurooppalaisiin olosuhteisiin teosinte- ja Tripsacum-geenivarojen avulla. Kuivuuden sietokykyä koskevat strategiat riippuvat suuresti tilanteesta: jyvien lukumäärän säilyttäminen voi heikentää sadon laatua vakavan kuivuuden aikana, kun taas syvän juuriston edut riippuvat maaperän olosuhteista. Yleistä ratkaisua ei ole; jalostuksessa on asetettava etusijalle tilanteeseen sopivat ominaisuudet. Sorghumilla on maine kuivuuden sietokyvystä, mutta sen tuottavuus on maissia alhaisempi. Se on herkkä vesipulalle, ja Ranskassa kasteltujen ja kastelemattomien viljelysten satoerot ovat jopa 30 q/ha. Sen sietokyky voi johtua jatkuvasta typpien ottokyvystä ja tehokkaasta fotosynteesistä vaihtelevissa maaperän kosteusolosuhteissa. ”Stay-green”-ominaisuus – joka pidentää fotosynteettistä toimintaa kukinnan jälkeen – on ratkaisevan tärkeä kuivuuden sietokyvyn kannalta. Euroopassa sorghum-jalostuksessa on keskitytty hybridisaatioon sytoplasmisen urossteriliteetin avulla, mutta edistymistä ovat rajoittaneet valojaksoherkkyys ja trooppisen monimuotoisuuden rajallinen tutkiminen. Yhdysvaltain maatalousministeriön (USDA) 1960-luvun ohjelma vähensi valojakson herkkyyttä, mutta sorghum-viljelyn tuottavuuspotentiaalia saattavat luonnostaan rajoittaa kasvusyklin pituus ja tähkän kehitysnopeus. Fotosynteesituotteiden uudelleenjakaminen tai kasvuvaiheiden optimointi voisi parantaa satoja ilman kasvusyklien pidentämistä. Maissin kuivuuskestävyyttä koskevassa tutkimuksessa on tunnistettu keskeisiä geneettisiä mekanismeja ja QTL-alueita, jotka on nyt integroitu jalostusohjelmiin. Markkeriavusteinen valinta (MAS) ja ydinfaktori Y:n (NF-Y) B-alayksikköä koskevat tutkimukset tähtäävät sorghum-rehun laadun ja kuivuuskestävyyden parantamiseen. Maissin ja sorghum-viljan välinen vertaileva geneettinen kartoitus on paljastanut päällekkäisiä kromosomisegmenttejä, mikä mahdollistaa lajienvälisiä oivalluksia. Vaikka edistys on ilmeistä, kuivuuden sietokyvyn parantamisessa on vielä huomattavasti parantamisen varaa skenaariokohtaisen jalostuksen, geneettisen mallinnuksen ja trooppisen monimuotoisuuden hyödyntämisen avulla. Näiden toimien tavoitteena on ylläpitää maatalouden tuottavuutta kasvavan vesipulan keskellä.