Kukurūzas sausuma izturības un sorgo ražīguma uzlabošana

Klimata pārmaiņas palielina ūdens trūkuma risku, un kukurūzai un sorgo, neraugoties uz to C4 vielmaiņu, rodas grūtības nodrošināt efektīvu ūdens izmantošanu. Tādās reģionos kā Francija kukurūza parasti patērē vairāk apūdeņošanas ūdens nekā sorgo, tomēr abām kultūrām ir augsta ūdens izmantošanas efektivitāte. Lai gan sorgo bieži tiek uzskatīts par sausuma izturīgu, tā graudu veidošanās ir jutīga pret ūdens trūkumu, ierobežojot tā izmantošanu sausos reģionos. Ģenētiskie pētījumi, tostarp gēnu pārneses eksperimenti, ir parādījuši iespējas uzlabot sausuma izturību, taču komerciāli pieejamo šķirņu skaits ir neliels. Izturīgi genotipi pašlaik tiek izmantoti Meksikā (kukurūza), Austrumāfrikā (kukurūza) un Indijā/Austrālijā (sorgo). Kukurūzas sausuma izturība ir uzlabojusies selekcijas rezultātā, jo īpaši mērenos reģionos, kur jaunākās šķirnes saglabā ražu sausuma apstākļos, neietekmējot kopējo ražīgumu. Tropiskās kukurūzas šķirnes, ko CIMMYT izstrādājis sausumam pakļautiem reģioniem, paver neizmantotu potenciālu pielāgošanai Eiropas apstākļiem, izmantojot teosintes un Tripsacum ģenētiskos resursus. Sausuma izturības stratēģijas ir ļoti atkarīgas no konkrētā scenārija: graudu skaita saglabāšana var samazināt ražas kvalitāti smagas sausuma situācijas apstākļos, savukārt dziļo sakņu priekšrocības ir atkarīgas no augsnes apstākļiem. Universāla risinājuma nav; selekcijā prioritāte jāpiešķir konkrētajam kontekstam atbilstošām pazīmēm. Sorgo reputācija saistībā ar sausuma izturību kontrastē ar tā zemāko ražīgumu salīdzinājumā ar kukurūzu. Tā ir jutīga pret ūdens trūkumu, un Francijā ražas atšķirības starp apūdeņotām un neapūdeņotām kultūrām sasniedz pat 30 q/ha. Tās izturība var būt saistīta ar ilgstošu slāpekļa uzsūkšanos un efektīvu fotosintēzi mainīgos augsnes mitruma apstākļos. „Stay-green” īpašība — fotosintēzes aktivitātes pagarināšana pēc ziedēšanas — ir izšķiroša sausuma izturībai. Eiropā sorgo selekcija ir koncentrējusies uz hibridizāciju, izmantojot citoplazmatisko vīrišķo sterilitāti, taču progresu ir ierobežojusi jutība pret fotoperiodu un tropu daudzveidības nepietiekama izpēte. ASV Lauksaimniecības departamenta (USDA) 1960. gadu programma samazināja jutību pret fotoperiodu, tomēr sorgo ražīguma potenciālu var būtiski ierobežot cikla garums un vārpu attīstības ātrums. Fotosintēzes produktu pārdale vai augšanas posmu optimizācija varētu palielināt ražu, nepagarinot ciklus. Pētījumi par kukurūzas sausuma izturību ir identificējuši galvenos ģenētiskos mehānismus un QTL, kas tagad ir integrēti selekcijas programmās. Marķieru palīdzētā selekcija (MAS) un pētījumi par kodola faktora Y (NF-Y) B apakšvienību ir vērsti uz sorgo barības kvalitātes un sausuma izturības uzlabošanu. Kukurūzas un sorgo salīdzinošā ģenētiskā kartēšana ir atklājusi dublētus hromosomu segmentus, kas ļauj gūt starpsugu atziņas. Lai gan progress ir acīmredzams, joprojām pastāv ievērojamas iespējas uzlabot sausuma izturību, izmantojot konkrētiem scenārijiem pielāgotu selekciju, ģenētisko modelēšanu un tropu bioloģiskās daudzveidības izmantošanu. Šo pasākumu mērķis ir saglabāt lauksaimniecības ražīgumu pieaugoša ūdens trūkuma apstākļos.