A kukorica szárazságtűrésének és a cirok termelékenységének javítása

Az éghajlatváltozás fokozza a vízhiány kockázatát, és a kukorica és a cirok – C4-es anyagcseréjük ellenére – kihívásokkal szembesül a vízfelhasználás hatékonysága terén. A kukorica általában több öntözővizet fogyaszt, mint a cirok olyan régiókban, mint Franciaország, mindkét növényfaj azonban magas vízhasznosítási hatékonysággal rendelkezik. Bár a cirokat gyakran szárazságtűrőnek tartják, magképződése érzékeny a vízhiányra, ami korlátozza alkalmazását száraz régiókban. A genetikai kutatások – beleértve a génátviteli kísérleteket is – kimutatták, hogy lehetséges a szárazságtűrés javítása, de jelenleg kevés kereskedelmi forgalomban lévő fajta áll rendelkezésre. Tűrő genotípusokat jelenleg Mexikóban (kukorica), Kelet-Afrikában (kukorica) és Indiában/Ausztráliában (cirok) használnak. A kukorica szárazságtűrése szelekció révén javult, különösen a mérsékelt éghajlati övezetekben, ahol az újabb fajták szárazság idején is megőrzik a hozamot anélkül, hogy az általános termelékenységet veszélyeztetnék. A CIMMYT által a szárazságra hajlamos területekre kifejlesztett trópusi kukoricafajták a teosinte és a Tripsacum genetikai erőforrások felhasználásával kiaknázatlan potenciállal rendelkeznek az európai viszonyokhoz való alkalmazkodás terén. A szárazságtűrő stratégiák nagymértékben a konkrét helyzettől függenek: a magszám fenntartása súlyos szárazság esetén ronthatja a termés minőségét, míg a mély gyökérzet előnyei a talajviszonyoktól függenek. Nincs univerzális megoldás; a nemesítésnek a kontextus-specifikus tulajdonságokat kell előtérbe helyeznie. A cirok szárazságtűrő hírneve ellentétben áll a kukoricához képest alacsonyabb termelékenységével. Érzékeny a vízhiányra: Franciaországban akár 30 q/ha-os hozamkülönbség is megfigyelhető az öntözött és a nem öntözött növények között. Tűrőképessége valószínűleg a változó talajnedvesség mellett is fenntartott nitrogénfelvételnek és a hatékony fotoszintézisnek köszönhető. A „stay-green” tulajdonság – amely a virágzás utáni fotoszintézis-tevékenységet meghosszabbítja – kritikus fontosságú az aszálytűrő képesség szempontjából. Európában a ciroknemesítés a citoplazmatikus hímsterilitáson alapuló hibridizációra összpontosított, de az előrelépést korlátozta a fotoperiódus-érzékenység és a trópusi sokféleség korlátozott feltárása. Az USDA 1960-as évekbeli programja csökkentette a fotoperiódus-érzékenységet, azonban a cirok termelékenységi potenciálját a ciklus hossza és a virágzat fejlődési ütemei alapvetően korlátozhatják. A fotoszintézis termékeinek újraelosztása vagy a növekedési szakaszok optimalizálása a ciklusok meghosszabbítása nélkül is növelhetné a hozamokat. A kukorica szárazságtűrésével kapcsolatos kutatások azonosították a legfontosabb genetikai mechanizmusokat és QTL-eket, amelyeket mára beépítettek a nemesítési programokba. A markerekkel támogatott szelekció (MAS) és a Y-nukleáris faktor (NF-Y) B alegységével kapcsolatos tanulmányok célja a cirok takarmányminőségének és szárazságtűrő képességének javítása. A kukorica és a cirok közötti összehasonlító genetikai térképezés duplikált kromoszómaszegmenseket tárt fel, ami fajok közötti összefüggések feltárását teszi lehetővé. Bár a haladás nyilvánvaló, továbbra is jelentős lehetőségek nyílnak a szárazságtűrő képesség javítására a forgatókönyv-specifikus nemesítés, a genetikai modellezés és a trópusi sokféleség kiaknázása révén. Ezek az erőfeszítések a növekvő vízhiány közepette a mezőgazdasági termelékenység fenntartását célozzák.