Stresul termic și seceta timpurie pot avea efecte de durată asupra creșterii porumbului
O perioadă scurtă de căldură și secetă la începutul ciclului de viață al unei plante de porumb poate afecta creșterea și înflorirea acesteia la câteva luni după încetarea stresului, arată un studiu recent realizat de Donald Danforth Plant Science Center și Universitatea din Minnesota. Rezultatele ar putea orienta eforturile de dezvoltare a unor culturi mai bine adaptate la condiții calde și uscate.
Studiul, publicat în The Plant Journal, a urmărit 47 de soiuri de porumb cu diversitate genetică în condiții normale, de secetă, de căldură și de secetă combinată cu căldură. Cercetătorii au constatat că reacțiile la secetă singură nu au putut prezice reacțiile la stresul combinat pentru caracteristicile măsurate, ceea ce subliniază importanța evaluării ambelor tipuri de stres împreună atunci când se identifică plante promițătoare pentru ameliorare.
„O plantă de porumb care se descurcă bine în condiții de secetă poate reacționa foarte diferit atunci când se adaugă și căldura”, a declarat Malia Gehan, cercetător principal la Danforth Center și director de cercetare pentru inovare. „Măsurând plantele zi de zi prin imagini, putem observa diferențe pe care o singură măsurătoare le-ar rata. Astfel obținem o imagine mai completă a modului în care plantele fac față stresului.”
Condițiile testate au fost reprezentative pentru cele pe care porumbul le poate întâlni la începutul verii în regiunea Midwest a Statelor Unite. Deși cercetătorii se concentrează adesea asupra căldurii și secetei din perioada înfloririi, când culturile sunt deosebit de vulnerabile, aceste rezultate arată de ce merită atenție și stresul din debutul sezonului, precum și efectele sale ulterioare.
Echipa a folosit facilitatea de fenotipare Bellwether a Danforth Center pentru a captura imagini zilnice pe parcursul a 13 zile de tratament, începând la scurt timp după răsărirea plantelor. Platforma open-source de analiză a imaginilor PlantCV, dezvoltată la Danforth Center, a ajutat cercetătorii să măsoare modificările de dimensiune, înălțime, consum de apă și culoare ale plantelor.
Căldura și seceta au afectat plantele în moduri diferite. Ambele au redus dimensiunea plantelor, dar seceta a încetinit și dezvoltarea și a redus numărul de frunze și gradul de verde al acestora. Pentru majoritatea soiurilor testate, combinația dintre căldură și secetă a accentuat reducerea dimensiunii plantelor dincolo de efectele preconizate ale fiecărui stres în parte.
Urmărirea acestor modificări în timp a arătat, de asemenea, că un răspuns vizibil timpuriu nu a indicat în mod constant un rezultat mai sever. Plantele care au prezentat semne de stres hidric mai devreme nu au fost neapărat cele mai afectate la finalul tratamentului – o distincție care ar putea ajuta cercetătorii să evite ignorarea unei variații genetice utile.
Pentru a explora dacă stresul timpuriu are consecințe de durată, cercetătorii au realizat experimente suplimentare cu două dintre cele mai interesante soiuri de porumb, readucând plantele în condiții normale de creștere după aproximativ două săptămâni de stres. Expunerea timpurie la secetă a întârziat înflorirea, în timp ce expunerea la căldură a accelerat-o. Efectele stresului combinat asupra înfloririi au diferit între cele două linii. Plantele expuse la căldură și secetă combinate au rămas, de asemenea, semnificativ mai mici decât plantele neafectate la 61 de zile după plantare, la săptămâni după încetarea stresului.
„Fermierii au nevoie de culturi care să reziste la condiții dificile încă de la începutul sezonului de creștere”, a declarat Giles Oldroyd, președintele Danforth Center. „Variația remarcabilă în modul în care aceste plante reacționează ne oferă oportunități de a înțelege ce le face pe unele mai reziliente decât altele. Scopul nostru este să transformăm această înțelegere în impact: culturi mai bune care să ajute fermierii să-și protejeze mijloacele de trai și să-și hrănească comunitățile.”
Echipa desfășoară în prezent un studiu de urmărire de mică amploare cu soiuri de porumb selectate la situl de cercetare de câmp al Danforth Center. Soiurile evaluate în studiu, disponibile publicului, ar putea oferi o variație genetică utilă pentru eforturile viitoare de dezvoltare a unor culturi mai reziliente.
