Odpovědí na sucho může být odolná úroda

Sucho už není abstraktním mediálním strašákem, ale skutečností, se kterou se setkává každý z nás. Začínáme se ptát, co s námi bude, když na polích kvůli nedostatku vody nevyroste úroda. Řešením by alespoň zčásti mohly být takové plodiny, které sucho až tolik nezaskočí.

Výzkumu právě takových plodin se věnoval mezinárodní vědecký projekt, při němž výzkumníci shromáždili genetická data související se zátěžemi životního prostředí v rostlinách. Ta by měla pěstitelům umožnit, aby vyvinuli odolnější kultivary.

Dlouhodobé předpovědi vývoje klimatu předpovídají, že světové úrody budou čelit vzrůstajícímu ohrožení suchem a vysokými teplotami. S tím pochopitelně vzrůstá i potřeba po zajištění globální potravinové bezpečnosti – ideálně prostřednictvím nových kultivarů i strategií, které si s takovým ohrožením umějí poradit. Evropská unie proto financovala projekt zvaný DROPS (Drought-tolerant yielding plants), v jehož rámci byly vyvinuty nové přístupy, které umožňují zvýšení efektivity zavlažování a zvyšování výnosů i v nepříznivých klimatických podmínkách, kdy zemědělským plodinám není možné zabezpečit dostatečný přísun vláhy.

Kukuřice to umí a pšenice také

Výzkumníci vytvořili modelové úrody pěstované v široké škále modelových prostředí vytvořených na základě podoby současného klimatu i jeho budoucího předpokládaného vývoje. K výzkumu použili kukuřici, tvrdou pšenici i pšenici setou a zaměřili se na čtyři důležité vlastnosti těchto rostlin: klíčivost, vytrvalost růstu, architekturu kořenového systému a efektivitu vypařování vody z rostlinného těla. Zkoumali především přirozené variace těchto čtyř vlastností a snažili se vysledovat oblast rostlinného genomu, která je řídí, když přijde sucho a vysoké teploty. Získané výsledky pak testovali ve stovkách laboratorně vytvořených nejrůznějších klimatických modelech. Nakonec se jim podařilo identifikovat ty ,verzeʻ genů, které zabezpečovaly lepší úrodu i efektivnější hospodaření s vodou – z různých míst Evropy a za nejrůznějších vymodelovaných klimatických scénářů. Simulace vycházející z hypotetického předpokladu, že vegetační cykly zemědělských plodin, jejichž úroda nám poskytuje základní potraviny, se budou přizpůsobovat klimatickým změnám, přinesly překvapivé výsledky: že při dostatečné závlaze budou mít klimatické změny na úrodu jen velmi omezený vliv.

Současné simulace dopadu klimatických změn vycházející z předpokladu, že pěstitelé budou řešit vzrůstající riziko veder a nedostatku vody tím, že sáhnou po odrůdách odolnějších vůči suchu, neomylně naznačují, že právě volba odolných kultivarů může zapříčinit mírnější dopady klimatických změn.

Tajemství odolnosti vůči suchu se možná skrývá i v listech rostlin

Další výzkum v této oblasti provedli vědci z texaské univerzity. Když pěstovali ozimou pšenici v suchých oblastech Texasu, všimli si, že rostliny se tam před suchem chrání tím, že na povrchu svých listů vytvářejí tuhý voskový film. Předpokládají tedy, že kdyby farmáři pěstovali rostliny, které se před suchem chrání tímto způsobem, mohli by docílit vyšších a jistějších výnosů. „Ozimá pšenice se v suchém Texasu chovala úplně stejně, jako se chovají rostlinné druhy, pro něž je prostředí s nedostatkem závlahy přirozené – také vytvářejí v listech vyšší koncentraci ochranného vosku,“ říká Sarah Feakinsová, která se na výzkumu texaské univerzity podílela. „Doufáme, že se nám podaří odhalit přesně ty vlastnosti, které by v tak důležité plodině, jakou ozimá pšenice je, zabezpečily, že přežije sucho a přitom ještě přinese dostatečnou úrodu,“ dodává.

„Vosk na povrchu listů produkují všechny rostliny. Chrání se tak proti vodě, hmyzu i počasí,“ vysvětluje Sarah Feakinsová, která se původně zabývala studiem klimatické historie Země, již zkoumala právě na základě geochemie listového vosku v usazeninách. Ve výzkumu texaské univerzity je to poprvé, kdy své znalosti uplatnila v oblasti zemědělství. Za účelem výzkumu pěstovali vědci pšenici na zkušebních polích ve dvou zcela odlišných oblastech: na náhorní plošině Amarillo a v pěstitelské oblasti známé jako Winter Garden v Uvalde. Na každém ze zkušebních polí vypěstovali deset různých kultivarů, které pravidelně a dostatečně zalévali, a deset jiných kultivarů, kterým ubrali 13–25 procent závlahy. Poté sledovali a srovnávali voskovou pokrývku na listech rostlin, aby odhadli, jak moc se rostliny chrání před suchem.

Pole ve Winter Garden, které mělo dostat o 25 procent méně zálivky, jí nakonec získalo jen o 13 procent méně kvůli neočekávaně vysokým dešťovým srážkám. Ale rostliny na podobném poli v nejsušší oblasti Amarilla, kterému se skutečně dostalo o 25 procent menší zálivky, vyprodukovaly na svých listech o celých 50 procent více vosku než rostliny na ostatních polích. Díky tomu snášely sucho mnohem lépe.

„Opravdu pozorujeme, jak moc je tento efekt výrazný ve vyšších a sušších polohách,“ říká Sarah Feakinsová. „Vidíme, jak se rostliny přizpůsobují svému prostředí, jak své listy chrání a jak jim to pomáhá lépe si poradit s menším množstvím půdní vláhy.“

Ve svém výzkumu uhlíkových izotopů v prastarých listových voscích v usazeninách zjišťuje historicky nejmenší možné množství vody, při kterém rostliny dokážou přežít. „Snažíme se vypěstovat úrodu, která je odolnější vůči suchu. V dnešním světě, kdy se zdroje pitné i užitkové vody stále zmenšují, po ní bude čím dál větší poptávka.“ říká americká vědkyně.