Kukurūzų atsparumo sausrai ir sorgo derlingumo gerinimas

Klimato kaita didina vandens trūkumo riziką, o kukurūzai ir sorgas, nepaisant savo C4 metabolizmo, susiduria su iššūkiais, susijusiais su vandens naudojimo efektyvumu. Paprastai kukurūzai tokiuose regionuose kaip Prancūzija sunaudoja daugiau drėkinimo vandens nei sorgas, tačiau abiejų kultūrų vandens naudojimo efektyvumas yra aukštas. Nors sorgas dažnai laikomas atsparus sausrai, jo grūdų formavimasis yra jautrus vandens trūkumui, o tai riboja jo naudojimą sausringuose regionuose. Genetiniai tyrimai, įskaitant genų perkėlimo eksperimentus, parodė galimybes pagerinti atsparumą sausrai, tačiau komercinių veislių yra nedaug. Atsparios veislės šiuo metu auginamos Meksikoje (kukurūzai), Rytų Afrikoje (kukurūzai) ir Indijoje bei Australijoje (sorgas). Kukurūzų atsparumas sausrai pagerėjo selekcijos dėka, ypač vidutinio klimato regionuose, kur naujesnės veislės išlaiko derlingumą sausros sąlygomis, nesumažindamos bendro produktyvumo. CIMMYT sukurtos tropinių kukurūzų veislės, skirtos sausrai linkusiems regionams, turi neišnaudotą potencialą prisitaikyti prie Europos sąlygų, pasinaudojant teosinte ir Tripsacum genetiniais ištekliais. Sausros atsparumo strategijos labai priklauso nuo konkrečių aplinkybių: grūdų skaičiaus išlaikymas gali sumažinti derliaus kokybę esant stipriai sausrai, o gilių šaknų nauda priklauso nuo dirvožemio sąlygų. Nėra vieno visuotinio sprendimo; selekcijoje pirmenybė turi būti teikiama konkrečioms aplinkybėms pritaikytoms savybėms. Sorgo reputacija dėl atsparumo sausrai kontrastuoja su jo mažesniu produktyvumu, palyginti su kukurūzais. Jis yra jautrus vandens trūkumui – Prancūzijoje derlingumo skirtumai tarp drėkinamų ir nedrėkinamų pasėlių siekia iki 30 q/ha. Jo atsparumas gali kilti iš nuolatinio azoto įsisavinimo ir veiksmingos fotosintezės esant kintančiam dirvožemio drėgnumui. „Stay-green“ savybė – fotosintezės aktyvumo pratęsimas po žydėjimo – yra kritiškai svarbi atsparumui sausrai. Europoje sorgo selekcija daugiausia buvo sutelkta į hibridizaciją pasinaudojant citoplazminiu vyriškuoju sterilumu, tačiau pažangą stabdė jautrumas fotoperiodui ir ribotas tropinės įvairovės tyrinėjimas. JAV Žemės ūkio departamento (USDA) 1960-ųjų programa sumažino jautrumą fotoperiodui, tačiau sorgo produktyvumo potencialą iš esmės gali riboti ciklo trukmė ir varpų vystymosi tempai. Fotosintatų perskirstymas arba augimo etapų optimizavimas galėtų padidinti derlių neprailginant ciklų. Kukurūzų atsparumo sausrai tyrimai leido nustatyti pagrindinius genetinius mechanizmus ir QTL, kurie dabar integruoti į selekcijos programas. Žymekliais paremta selekcija (MAS) ir tyrimai, susiję su branduolinio faktoriaus Y (NF-Y) B subvienetu, siekia pagerinti sorgo pašarų kokybę ir atsparumą sausrai. Kukurūzų ir sorgo lyginamasis genetinis kartografavimas atskleidė dubliuojančius chromosomų segmentus, leidžiančius gauti tarpžinybinės informacijos. Nors pažanga akivaizdi, vis dar yra daug galimybių didinti atsparumą sausrai taikant konkretiems scenarijams pritaikytą selekciją, genetinį modeliavimą ir pasinaudojant tropine įvairove. Šios pastangos skirtos žemės ūkio produktyvumui išlaikyti didėjant vandens trūkumui.