A gyorsuló klímaváltozás a mezőgazdaságra is súlyos nyomást gyakorol – a terméshozam csökken, a vízhiány nő, az élelmiszer-biztonság pedig világszinten forog kockán. Ennek ellensúlyozására a kutatók géntechnológiai módszerekkel fejlesztenek olyan növényfajtákat, amelyek ellenállnak a szélsőséges időjárási körülményeknek: például az aszálynak, a talajsók felhalmozódásának vagy a hirtelen hőmérséklet-változásoknak.



A növények belső védelmi rendszere: jelek és válaszok

A növények klímastresszre adott reakciója sejtszintű jelzéseken alapul, amelyeket a gyökérrendszer irányába továbbítanak. A sejtfalakon átívelő plazmodezmákon keresztül haladó fehérje- és RNS-alapú jelek segítik a növényt a túléléshez szükséges viselkedésmódosításokban. Egyes szénhidrátok például képesek szabályozni e csatornák nyitását-zárását, így irányítva a stresszválaszt.

Transzgénikus nemesítés a gyakorlatban

Az úgynevezett CRISPR/Cas rendszer lehetővé teszi, hogy a kutatók célzottan módosítsák a növények génjeit – például olyan géneket illesztenek be, amelyek segítik a szárazsággal, sóval vagy hideggel szembeni ellenállást.

Transzgénikus búzafajtáknál például a TaTR1 és TaTR4 gének túltermelése aszályos körülmények között is jelentős hozamnövekedést eredményezett.

Egy másik példa a szójababból származó GmDREB1 gén beépítése búzába, amely fokozta a növény fotoszintézisét, csökkentette a membránkárosodást és javította az ozmotikus alkalmazkodást. A rizsfajták esetében az OsMADS27 és OsDST génekkel értek el sótűrési és hozamnövekedési eredményeket.


kukorica

Fotó: Pixabay


Gyökérforradalom: mélyebb gyökér, nagyobb túlélés

A tudósok figyelmét egy EXOCYST70A3 nevű gén keltette fel, amely az auxin hormon közvetítésével mélyebb gyökérrendszerek kialakítását segíti elő.

Az ilyen növények jobban hasznosítják a mélyebb talajrétegek nedvességtartalmát, ami kulcsfontosságú a száraz régiókban.

Emellett ezek a növények képesek nagyobb mennyiségű szenet raktározni gyökereikben, különösen egy szuberin nevű vegyület révén, amely megakadályozza a szén visszajutását a légkörbe – így a növények nemcsak túlélnek, hanem aktívan segítik a szén-dioxid megkötését is.



Szénhidrátok a terméshozam szolgálatában

A trehalóz nevű cukor és annak származékai, például a T6P, kulcsszerepet játszanak a növényi anyagcsere és hozam szabályozásában.

A T6P szint növelése például kukoricában és rizsben is kimutatható hozamnövekedést eredményezett.

Egyes esetekben kémiai permetezést alkalmaznak, amely a növényeken keresztül juttatja be ezeket az anyagokat – ez költséghatékonyabb és rugalmasabb, mint a génszerkesztés.

A jövő mezőgazdasága: precíziós technológia és alkalmazkodás

A kutatások eredményei egyértelműek: a precíziós géntechnológia forradalmasíthatja a mezőgazdaságot, különösen a klímaváltozás által leginkább érintett régiókban. A mélyebb gyökerek, a jobb stressztűrés és a hatékonyabb szénmegkötés révén ezek az új növényfajták nemcsak túlélnek, hanem hozzájárulhatnak a bolygó fenntarthatóbb jövőjéhez is.

Forrás: azocleantech.com

Indexkép: Pixabay