Naukowcy wykorzystali inżynierię genetyczną do stworzenia rodzaju nasion bawełny bez substancji toksycznej dla ludzi. Teraz ludzie mogą jeść te nasiona bawełny, które są doskonałym źródłem białka i błonnika. Źródło:Beth Luedeker
Twoje poranne płatki lub płatki owsiane. Chleb na twojej kanapce. Chrupki kukurydziane na przekąskę i ciasteczka na deser. Żaden nie byłby możliwy z najskromniejszymi składnikami:ziarnem.
Nasiona takie jak pszenica, ryż i kukurydza dostarczają bezpośrednio około 70% kalorii spożywanych przez ludzi każdego dnia. I ostatecznie dostarczają prawie każdy kęs pożywienia, dostarczając paszę dla zwierząt gospodarskich lub uprawiając owoce i warzywa. Nie jest przesadą stwierdzenie, że bez nasion cywilizacja byłaby niemożliwa.
Ale nasiona potrzebują naszej pomocy. Są pod wpływem zmian klimatycznych i pod presją, by wyżywić rosnącą populację.
Dziesiątki oddanych naukowców poświęcają swoje kariery na ulepszanie nasion. Wykorzystują najnowsze osiągnięcia naukowe, aby nasiona były większe, bardziej pożywne i bardziej odporne na stres.
Rodomiro Ortiz bada, w jaki sposób hodowla roślin może pomóc w osiągnięciu tych celów. Jego badania zostały niedawno opublikowane w Crop Science , czasopismo Crop Science Society of America.
Zespół naukowców bada, w jaki sposób hodować komosę ryżową, aby była bardziej tolerancyjna na ciepło, ponieważ w niektórych obszarach temperatury powoli wzrastały lub występowały częstsze i ekstremalne skoki temperatury. Te tolerancyjne odmiany komosy ryżowej produkują nasiona nawet w trudnych warunkach. Źródło:Kevin Murphy
Jako nauka stojąca za ulepszaniem nasion, hodowla roślin jest podstawą do zapewnienia, że rolnictwo zaspokaja potrzeby ludzkości.
„Nasiona uzyskane z hodowli roślin mają pożądane cechy, które pozwalają na zwiększenie produktywności, zmniejszają niedożywienie ludzi, poprawiają różnorodność genetyczną w ekosystemach i zapewniają zrównoważoną produkcję żywności w obliczu globalnego ocieplenia”, mówi Ortiz.
Klasyczna hodowla roślin nie dodaje dodatkowego DNA, tak jak robi to inżynieria genetyczna. Zamiast tego hodowcy roślin krzyżują rośliny, z których każda ma wyjątkowo silne cechy, aby stworzyć nową roślinę z kilkoma korzystnymi cechami. Ten sam proces był używany przez rolników i naukowców od tysięcy lat w celu uzyskania lepszych upraw.
Ale dzisiaj hodowcy roślin mają dostęp do większej ilości informacji i narzędzi niż kiedykolwiek. Na przykład powszechne stosowanie sekwencjonowania DNA daje hodowcom roślin ogromne skarbce danych o użytecznych genach. Dzięki ustaleniu, które geny dają początek którym przydatnym cechom, hodowcy roślin mogą znacznie szybciej rozwijać nowe odmiany upraw.
„Pochodząca z genomu wiedza na temat biologii nasion może zwiększyć wydajność upraw, poprawić zaopatrzenie w żywność i składniki odżywcze poprzez hodowlę roślin”, mówi Ortiz.
Sucha fasola jest ważnym źródłem białka na całym świecie. Naukowcy wykorzystali hodowlę roślin uprawnych do opracowania nowej odmiany fasoli pinto, która ciemnieje wolniej niż tradycyjna fasola pinto, co jest pożądane przez konsumentów. Źródło:Juan Osorno
Ale geny to tylko jeden element układanki. Naukowcy tacy jak Ortiz muszą wiedzieć, jak roślina rośnie i jak wygląda. W przeszłości naukowcy mogli łatwo sprawdzić i stwierdzić, czy jedna roślina ma na przykład większe nasiona. Ale dzisiaj ulepszanie nasion wymaga coraz większej ilości szczegółów.
Wejdź do fenotypowania, nauki o pomiarach. Fenotyp rośliny to cała ekspresja jej genów w jej środowisku. Wysokość i kolor rośliny. Masa i kształt nasion. Jego skłonność do opierania się chorobom lub poddawania się chorobom — to wszystko jest fenotypem.
Przechwytywanie tych informacji jest czasochłonne. Niektóre z tych cech są dla ludzi niemożliwe do zobaczenia. A zwłaszcza nasiona są tak małe, że ręczne ich mierzenie jest nierealne. Na ratunek przychodzi technologia.
„Fenotypowanie cech nasion jest głównym wąskim gardłem w systematycznej analizie zmienności nasion”, mówi Ortiz. „Postępy w technologii obrazowania cyfrowego mogą automatycznie mierzyć różne parametry kształtu przy użyciu obrazów nasion o wysokiej rozdzielczości”.
Dzięki tym narzędziom hodowcy roślin mogą ulepszać nasiona i rozwijać nowe odmiany roślin szybciej niż kiedykolwiek. Ortiz przewiduje, że nasiona będą większe, dzięki czemu każdy z nich będzie miał więcej kalorii, aby nakarmić ludzi. Większe nasiona mogą również pomóc w szybkim wzroście upraw następnej generacji na polach, gotowych do uzyskania dużych plonów. Hodowcy roślin starają się, aby białka nasion były bardziej pożywne, a tłuszcze w nasionach były wystarczająco stabilne, aby dłużej pozostawały na półkach w sklepach spożywczych.
Każde z tych ulepszeń oznacza silniejsze nasiona i lepsze jedzenie dla większej liczby osób. Tak więc przy następnej łyżce owsianki do żucia weź pod uwagę skromne ziarno — oraz zaawansowaną technologię i wiedzę — za każdym kęsem.
Odniesienie:„First the seed:Genomic progress in seed science dla poprawy wydajności upraw i bezpieczeństwa żywności” autorstwa Sangam L. Dwivedi, Charles Spillane, Francesca Lopez, Belay T. Ayele i Rodomiro Ortiz, 4 listopada 2020, Crop Science .
DOI:10.1002/csc2.20402
Rodomiro Ortiz jest profesorem hodowli roślin na Szwedzkim Uniwersytecie Nauk Rolniczych. Prace te były wspierane przez Irlandzką Fundację Naukową, Irlandzką Radę ds. Badań, Kanadyjską Radę Nauk Przyrodniczych i Inżynierię oraz Stowarzyszenie Hodowców Pszenicy i Jęczmienia Manitoba.
