Poboljšanje tolerantnosti kukuruza na sušu i produktivnosti sorga

Promjena klimatskih uvjeta povećava rizike nedostatka vode, s obzirom na to da se kukuriz i sorgum suočavaju s poteškoćama u učinkovitosti korištenja vode, iako imaju C4 metabolizam. Kukuriz uobičajeno potrošnje više navodnjavanja od sorguma u područjima poput Francuske, no oba kultura pokazuje visoku učinkovitost korištenja vode. Iako se sorgum često smatra otpornim na suhu, njegovo formiranje zrna osjetljivo je na nedostatak vode, što ograničava njegovu upotrebu u suhim područjima. Genetska istraživanja, uključujući eksperimente s prenošenjem gena, pokazala su potencijal za poboljšanje otpornosti na suhu, no rijetko je dostupno trgovinskih sorti. Trenutno se otporne genotipe koriste u Meksiku (kukuriz), Istočnoj Africi (kukuriz) i Indiji/Australiji (sorgum). Otpornost kukuriza na suhu poboljšana je kroz selekciju, posebno u umjerenim područjima gdje su nove sorte održavale prinose i u suhom vremenu bez značajnog utjecaja na ukupnu produktivnost. Tropski sorti kukuriza razvijenih od strane CIMMYT-a za područja s rizikom od suše imaju neiskorišten potencijal za prilagodbu europskim uvjetima kroz korištenje genetskog materijala teosinte i Tripsacum. Strategije otpornosti na suhu su vrlo scenarijno ovisne: održavanje broja zrna može smanjiti kvalitet prinosa u slučaju teške suše, dok su prednosti dubokih korijena ovisne o stanju tla. Nema univerzalne rješenja; selekcija mora imati prioritet na osobitostima koje su prilagođene konkretnim uvjetima. Reputacija sorguma kao otpornog na suhu kontrastira s njegovom nižom produktivnošću u odnosu na kukuriz. Povlači se osjetljivost na nedostatak vode, s razlikom prinosa do 30 q/ha između navodnjavanog i ne-navodnjavanog kultivara u Francuskoj. Njegova otpornost može potjecati iz održivog uvoza dušika i učinkovite fotosinteze pri različitim razinama vlažnosti tla. Značajka "ostajanje zelenim" — produženje faze fotosinteze nakon cvatnje — ključna je za otpornost na suhu. U Europi je selekcija sorguma fokusirana na hibridizaciju preko citoplazmatske muške sterilnosti, ali napredak je ograničen osjetljivošću na dnevnu dužinu i ograničenim istraživanjem tropikalne raznolikosti. Program USDA iz 1960-ih smanjio je osjetljivost na dnevnu dužinu, no potencijal produktivnosti sorguma može biti unutarnje ograničen dužinom ciklusa i brzinom razvoja klasova. Prijelom sastojaka fotosinteze ili optimizacija faza rasta mogu povećati prinose bez produženja ciklusa. Istraživanja otpornosti kukuriza na suhu otkrila su ključne genetske mehanizme i QTL-e, koji su sada ugrađeni u program selekcije. Selekcija pomoću markera (MAS) i istraživanja podjedinice B faktora Y (NF-Y) usmjerena su na poboljšanje kvalitete krmne tvari sorguma i otpornosti na suhu. Usporedba genetskog kartažiranja između kukuriza i sorguma otkrila je duplikirane segmente kromosoma, što omogućuje uvid između vrsta. Iako je napredak vidljiv, ostaje značajan potencijal za poboljšanje otpornosti na suhu kroz prilagođenu selekciju, genetsko modeliranje i iskorištenje tropikalne raznolikosti. Ovi napori ciljaju održati poljoprivrednu produktivnost uz rastuće nedostatke vode.