Zlepšenie odolnosti kukurice voči suchu a produktivity ciroku

Zmena klímy zvyšuje riziko nedostatku vody, pričom kukurica a cirok čelia výzvam v oblasti efektívneho využívania vody napriek svojmu C4 metabolizmu. Kukurica zvyčajne spotrebuje viac závlahovej vody ako cirok v regiónoch ako Francúzsko, avšak obe plodiny vykazujú vysokú efektívnosť využívania vody. Hoci je cirok často považovaný za suchu odolný, tvorba jeho zŕn je citlivá na nedostatok vody, čo obmedzuje jeho využitie v suchých regiónoch. Genetický výskum, vrátane experimentov s prenosom génov, preukázal potenciál na zlepšenie odolnosti voči suchu, avšak komerčne dostupných odrôd je málo. Odolné genotypy sa v súčasnosti využívajú v Mexiku (kukurica), vo východnej Afrike (kukurica) a v Indii a Austrálii (sorgo). Odolnosť kukurice voči suchu sa zlepšila prostredníctvom šľachtenia, najmä v miernych pásmach, kde novšie odrody zachovávajú výnosy aj v podmienkach sucha bez zníženia celkovej produktivity. Tropické odrody kukurice vyvinuté organizáciou CIMMYT pre oblasti náchylné na sucho majú nevyužitý potenciál pre adaptáciu v Európe prostredníctvom využitia genetických zdrojov teosinte a Tripsacum. Stratégie tolerancie voči suchu vo veľkej miere závisia od konkrétneho scenára: zachovanie počtu zŕn môže pri závažnom suchu znížiť kvalitu úrody, zatiaľ čo prínosy hlbokého zakorenenia závisia od pôdnych podmienok. Neexistuje žiadne univerzálne riešenie; šľachtenie musí uprednostňovať vlastnosti špecifické pre daný kontext. Povesť ciroku ako plodiny odolnej voči suchu kontrastuje s jeho nižšou produktivitou v porovnaní s kukuricou. Vykazuje citlivosť na nedostatok vody, pričom vo Francúzsku sa výnosy zavlažovaných a nezavlažovaných plodín líšia až o 30 q/ha. Jeho odolnosť môže vyplývať z trvalého príjmu dusíka a efektívnej fotosyntézy pri meniacej sa vlhkosti pôdy. Vlastnosť „stay-green“ – predĺženie fotosyntetickej aktivity po odkvitnutí – je kľúčová pre odolnosť voči suchu. V Európe sa šľachtenie ciroku zameriavalo na hybridizáciu prostredníctvom cytoplazmatickej samčej sterility, pokrok však brzdila citlivosť na fotoperiódu a obmedzené skúmanie tropickej diverzity. Program USDA z 60. rokov 20. storočia znížil citlivosť na fotoperiódu, avšak potenciál produktivity ciroku môže byť vnútorne obmedzený dĺžkou vegetačného cyklu a rýchlosťou vývinu metiel. Redistribúcia fotosyntetických produktov alebo optimalizácia rastových fáz by mohla zvýšiť výnosy bez predĺženia vegetačných cyklov. Výskum tolerancie kukurice voči suchu identifikoval kľúčové genetické mechanizmy a QTL, ktoré sú teraz integrované do šľachtiteľských programov. Selekcia podporovaná markermi (MAS) a štúdie o podjednotke B jadrového faktora Y (NF-Y) majú za cieľ zlepšiť kvalitu krmiva zo sorga a odolnosť voči suchu. Porovnávacie genetické mapovanie medzi kukuricou a sorgom odhalilo duplikované segmenty chromozómov, čo umožňuje získať poznatky naprieč druhmi. Hoci je pokrok zrejmý, naďalej existuje značný priestor na zvýšenie odolnosti voči suchu prostredníctvom šľachtenia zameraného na konkrétne scenáre, genetického modelovania a využitia tropickej biodiverzity. Tieto snahy majú za cieľ udržať poľnohospodársku produktivitu v podmienkach rastúceho nedostatku vody.