Förbättra majsens torkresistens och sorghumets avkastning

Klimatförändringarna ökar riskerna för vattenbrist, och majs och sorghum står inför utmaningar när det gäller vattenanvändningseffektivitet trots sin C4-metabolism. Majs förbrukar vanligtvis mer bevattningsvatten än sorghum i regioner som Frankrike, men båda grödorna uppvisar hög vattenanvändningseffektivitet. Även om sorghum ofta betraktas som torktåligt är dess kornbildning känslig för vattenbrist, vilket begränsar dess användning i torra regioner. Genetisk forskning, inklusive experiment med genöverföring, har visat att det finns potential att förbättra torktåligheten, men det finns få kommersiella sorter tillgängliga. Torktåliga genotyper används för närvarande i Mexiko (majs), Östafrika (majs) samt Indien och Australien (sorghum). Majsens torktolerans har förbättrats genom selektion, särskilt i tempererade regioner där nyare sorter bibehåller avkastningen under torka utan att den totala produktiviteten påverkas negativt. Tropiska majssorter som utvecklats av CIMMYT för torkautsatta områden har outnyttjad potential för anpassning till europeiska förhållanden genom användning av genetiska resurser från teosinte och Tripsacum. Strategier för torktolerans är i hög grad scenarioberoende: att bibehålla antalet korn kan minska skördens kvalitet under svår torka, medan fördelarna med djupa rötter är beroende av markförhållandena. Det finns ingen universell lösning; förädlingen måste prioritera kontextspecifika egenskaper. Sorghums rykte om torktolerans står i kontrast till dess lägre produktivitet jämfört med majs. Det visar sig vara känsligt för vattenbrist, med avkastningsskillnader på upp till 30 q/ha mellan bevattnade och icke-bevattnade grödor i Frankrike. Dess tolerans kan bero på ett ihållande kväveupptag och effektiv fotosyntes vid varierande markfuktighet. Egenskapen ”stay-green” – som förlänger den fotosyntetiska aktiviteten efter blomningen – är avgörande för torkresistensen. I Europa har förädlingen av sorghum fokuserat på hybridisering via cytoplasmatisk hansterilitet, men framstegen har begränsats av känslighet för fotoperioden och en begränsad utforskning av den tropiska mångfalden. USDA:s program från 1960-talet minskade känsligheten för fotoperioden, men sorghumets produktivitetspotential kan vara inneboende begränsad av cykellängden och utvecklingshastigheten hos axet. Omfördelning av fotosyntesprodukter eller optimering av tillväxtstadierna skulle kunna öka avkastningen utan att förlänga cyklerna. Forskning om majsens torktolerans har identifierat viktiga genetiska mekanismer och QTL:er, som nu har integrerats i förädlingsprogrammen. Markörassisterad selektion (MAS) och studier av den nukleära faktorn Y (NF-Y) B-subenheten syftar till att förbättra sorghumets foderkvalitet och tålighet mot torka. Jämförande genetisk kartläggning mellan majs och sorghum har avslöjat duplicerade kromosomsegment, vilket möjliggör insikter över artsgränserna. Även om framsteg är tydliga finns det fortfarande stort utrymme för att förbättra torktoleransen genom scenariospecifik förädling, genetisk modellering och utnyttjande av den tropiska mångfalden. Dessa insatser syftar till att upprätthålla jordbruksproduktiviteten mitt i den växande vattenbristen.