At hjælpe avlere med at finde kartoffelsorter, der er mere modstandsdygtige over for potentielle varmebølgeforstyrrelser, er afgørende for bæredygtigheden og rentabiliteten af Canadas 4.5 millioner tons kartoffelproduktion om året, rapporterer Portal Potatoes.news.
I erkendelse af dette behov har Dr. Xu-Qing Li, Agriculture and Agri-Food Canada (AAFC) forsker ved Fredericton Research and Development Center i New Brunswick, studeret varmestress i kartofler i årevis. I 2018 tog han sit arbejde til næste niveau ved at gå sammen med et team af forskere fra University of New Brunswick og en række internationale samarbejdspartnere for at studere 55 forskellige kartoffelsorters reaktion på varmestress, det første storstilede studie. af sin art.
I de fleste af de undersøgte sorter reducerede varmestress størrelsen af bladene, men øgede toppen og højden af planterne, samtidig med at antallet og vægten af knolde blev stærkt reduceret. Denne undersøgelse fastslog også, hvilke sorter der var de mest varmetolerante: Eramosa, Chieftain, AC Belmont og Superior.
At identificere disse sorter var et vigtigt første skridt, men selv disse kartofler klarede sig ikke særlig godt i varmen, så det var klart, at der var behov for mere forskning. I 2020 samarbejdede Dr. Lee med AAFC-kollega Dr. Benoît Bizimungu og videnskabsmænd ved Queen's University for at udføre forskning, der senere blev tildelt American Journal of Potato Research.
I deres udgivelse "Indflydelse af tidlig modenhed på modstandsdygtighed over for varmestress i XNUMX sorter af kartoflerDet blev fremhævet, at kartoffelsorter kendt for deres tidlige modning i marken voksede i samme hastighed som senere, når de blev udsat for varmestress i drivhuse, dvs. varmen bremsede faktisk deres modningsproces.
Undersøgelsen af Dr. Lee og kolleger søgte at identificere specifikke kartoffelgener, der kunne hjælpe med at forklare, hvorfor dette er tilfældet, og de mekanismer, der bestemmer, om en kartoffelsort vil modnes tidligt eller sent.
Varmestress får kartoflen til at reagere ved at ændre den tid, det tager for den at modne, og højere temperaturer bremser faktisk væksten.
Efter denne prisvindende undersøgelse lancerede og ledede Dr. Lee et nyt forskningsprojekt for at lære endnu mere og dykke dybere ned i de genomiske mekanismer for kartoflens reaktion på varmestress. I 2020 identificerede han de gener, der regulerer varmeinduceret spiring.
Kartofler, der dyrkes i varme, tørre somre, har ofte en defekt, der kaldes "førhøstkimplanter" eller "varmekimplanter", som kan ændre den kemiske sammensætning af knoldene og reducere kartoflens generelle kvalitet og omsættelighed.
I denne undersøgelse blev 18 forskellige kultivarer brugt til at finde ud af, om varmestressforhold alene er årsagen til problematiske spirer. Projektet bekræftede, at varme faktisk var synderen, og at den pågældende sorts naturlige forhastelighed eller forsinkelse ikke havde noget at gøre med, om den spirede under stress.
For at nå denne konklusion undersøgte forskerne, der arbejdede med Dr. Li, transkriptom-reaktionerne fra varmestressede kartofler. Transkriptomforskning involverer undersøgelse af gener, geninteraktionsnetværk og mRNA-træk i en celle for at se, hvordan de opfører sig, når de konfronteres med miljøfaktorer eller sygdomme, hvilket giver et meget dybt og detaljeret kig på celleadfærd og funktion.
Undersøgelsen fandt ud af, at gener forbundet med dvale er nedreguleret i varmestressede kartofler, ligesom de er i post-høst post-harvest post-harvest varme-stressede kartofler, hvilket indikerer, at plantehormon metabolisme spiller en nøglerolle i spiringen. Denne information vil vise sig nyttig, når det kommer til genetisk forbedring af kartoffelsorter til spiringsresistens under høje temperaturforhold.
"Det, vi fandt, vil hjælpe landmænd og forarbejdningsvirksomheder med at træffe bedre beslutninger om, hvordan de skal opbevare og behandle varmestressede kartofler," siger Xiu-Qing Li. "Dette er en udfordring, som producenter over hele verden står over for, og det var fantastisk at kunne bidrage til vores forståelse af problemet og give evidensbaserede anbefalinger." Undersøgelsen gav vigtig indsigt i valget af kartoffelsorter til at dyrke, hvordan man bedst planlægger opbevaring og brug af varmestressede kartofler og viden til at hjælpe med at udvikle varmetolerante sorter i fremtiden.
Da klimaændringer truer med at bringe endnu varmere og mere ustabilt vejr, foreslår Dr. Lee yderligere evaluering af sorter under varme sommerforhold og yderligere udvikling af omfattende strategier for at reducere risikoen for varmestress.
Denne forskning er et uvurderligt bidrag til at reducere risikoen for kartoffelproduktion i Canada og rundt om i verden.