Być może brzmi to jak pieśń przyszłości, ale wielu ludzi ze świata nauki myśli już o takim scenariuszu, w którym postępujące zmiany klimatyczne wywołają globalną klęskę głodową. Co wtedy?
Z roku na rok obserwujemy zresztą coraz więcej anomalii pogodowych, niechciane przymrozki, susze, gwałtowne burze, rejestrujemy też kolejne rekordy temperaturowe. Rośliny, które uprawiamy bardzo często nie są w stanie przetrzymać takiej anomalii i robi się problem.
Jęczmień kontra zmiany klimatyczne
Taki problem mamy na przykład z jęczmieniem. Czyli jedną z najczęściej uprawianych roślin na świecie i wykorzystywanej do produkcji ogromnej liczby produktów spożywczych – od pieczywa, zbóż, paszy dla zwierząt aż do produkcji słodu potrzebnego do napojów alkoholowych, w tym piwa i whisky. Jęczmień niestety podatny jest na tzw. porastanie.
Czytaj również: W jaki sposób rośliny stały się mięsożerne?
Porastanie to polega na przedwczesnym kiełkowaniem ziarniaków w kłosach, co sprawia że zasiany jęczmień można właściwie spisać na straty. Pomijając aspekty genetyki danych odmian tej rośliny, porastanie bardzo często wywoływane jest przez gwałtowne i ulewne deszcze, które sprawiają, że w kłosach gromadzi się po prostu bardzo dużo wilgoci, która sprawia że ziarna w tych kłosach zaczynają kiełkować.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Okoyama kierowany przez doktora Hiroshiego Hisano twierdzi, że wie jak rozwiązać problem porastania. Bazując na wcześniejszych badaniach, w których wykazano, że modyfikując genetycznie rośliny, w tym przypadku jęczmień, jesteśmy w stanie wymusić wydłużenie okresu spoczynku jego ziaren. Próby, aby zmodyfikować jęczmień w ten sposób napotkały spory problem – modyfikowane próbnie ziarna okazały się kiepskim materiałem do produkcji słodu. Hisano twierdzi, że wraz ze swoimi ludźmi rozwiązał ten problem.
Modyfikowany jęczmień
Za punkt wyjścia uznano modyfikację gatunku jęczmienia o nazwie Golden Promise. Zespół Hisano zajął się tworzeniem zmodyfikowanych nasion tej odmiany, edytując w nich jeden z dwóch lub oba z tzw. genów spoczynkowych zwanych qsd1 i qsd2, które – jak ustalono w poprzednich badaniach – odpowiadają za kiełkowanie nasion.
Dalsze badania nad tymi zmodyfikowanymi nasionami wykazały, że wszystkie wersje mutantów zawierały duże stężenie kwasu abscysynowego, co jest charakterystyczne dla późnego kiełkowania. Nie był to jednak jedyny wniosek. Podczas testów na nasionach, Hisano ze swoim zespołem wykazali, że czas kiełkowania można kontrolować za pomocą regulacji temperatury, czy też używając nadtlenku wodoru. Co ciekawe, nasiona ze zmodyfikowanym genem qsd nie były w stanie wykiełkować, jeśli miały kontakt ze światłem słonecznym,
Możemy z powodzeniem wyprodukować zmutowany jęczmień, który był odporny na kiełkowanie przed zbiorami, korzystając z technologii CRISPR/Cas9. Ponadto nasze badanie nie tylko wyjaśniło role genów qsd1 i qsd2 w kiełkowaniu lub zatrzymaniu kiełkowania ziarna, ale odkryliśmy również, że qsd2 odgrywa bardziej znaczącą rolę w tych procesach.
Badania przeprowadzone przez Japończyków stanowią bardzo ważny krok w kierunku uodpornienia naszych upraw na postępujące i coraz bardziej ekstremalne zmiany klimatyczne. Zresztą jęczmień nie jest jedyną rośliną, którą naukowcy starają się wzmocnić.
Edycja DNA roślin postępuje
Modyfikowane genetycznie ryż i ziemniaki na przykład już teraz dają o 50 proc. większe plony i wymagają o 25 proc. mniej wody. Mamy już gatunki brokułów, które można uprawiać przez cały rok i modyfikujemy niektóre rośliny uprawne w taki sposób, żeby były w stanie gromadzić nieco więcej dwutlenku węgla i magazynować go pod ziemią, w swoich korzeniach.
Czytaj również: Powstaje narzędzie do edycji genów. Ma być konkurencją dla CRISPR
Modyfikowane genetycznie, czyli bardziej wydajne i bardziej odporne rośliny już teraz odgrywają ogromną rolę, jeśli chodzi o równanie: ogólna wydajność rolnictwa dzielona przez rosnące utrudnienia uprawy ze względu na zmiany klimatyczne. Warunki do uprawy roślin na naszej planecie, w globalnym ujęciu, cały czas spada.
Nie odczuwamy tego tak bardzo, jakbyśmy mogli, właśnie dzięki postępom w najróżniejszych technologiach upraw, dzięki którym w coraz gorszych warunkach udaje nam się utrzymać produkcję żywności na odpowiednim poziomie. Pytanie jak długo uda nam się zachować ten stan rzeczy.
