Opdræt af meget produktiv majs har reduceret dets evne til at tilpasse sig

Fast, hvor de er, planter skal tilpasse sig deres omgivelser, reagere på stress som tørke eller skadedyr ved at ændre, hvordan de vokser.

I en større skala, afgrødeavlere skal kunne udvikle nye sorter, der er tilpasset et nyt sted eller ændrede vækstbetingelser i det samme område.

Begge former for tilpasning er afhængige af en pulje af muligheder, kombinationerne, hvorfra man kan vælge. For det enkelte anlæg, disse muligheder afhænger af genomet, den blev født med. For opdrættere, at puljen af ​​muligheder er hele rækken af ​​genomer til dyrkede afgrøder, som de kan blande sammen for at skabe nye sorter.

Forskere ved University of Wisconsin-Madison ønskede at vide, om de sidste 100 års valg af majs, der er tilpasset bestemte steder, har ændret dets evne til at tilpasse sig nye eller stressende miljøer. Ved at måle bestande af majsplanter plantet i hele Nordamerika, de kunne teste, hvordan majsgenomerne reagerede på forskellige vækstbetingelser. Skrev i denne uge (7. nov. 2017) i Naturkommunikation , UW-Madison Professor i Agronomi Natalia de Leon, hendes elev Joe Gage og kolleger ved flere institutioner rapporterer, at kunstigt udvalg af afgrødeavlere har begrænset poolen af ​​muligheder for nordamerikanske majssorter.

De konkluderer, at de eksisterende majssorter er stærke og stabile, men er mindre fleksible i deres evne til at reagere på forskellige belastninger. På samme tid, disse majsbestande kan have en reduceret evne til at bidrage til avlsprogrammer, der søger at skabe nye sorter tilpasset nye miljøer.

"I løbet af de sidste 100 år har folk har helt sikkert forbedret kultivarer, "forklarer de Leon, seniorforfatteren af ​​den nye rapport. "Det, vi forsøgte at gøre i denne undersøgelse, er at måle, om vi ved at gøre det også har begrænset genotypernes evne til at reagere på miljøer, når de ændrer sig."

Ved intensivt avl for højt udbytte, sige, i Wisconsin, disse planter kan miste fleksibiliteten til at reagere på miljøer, der er meget forskellige fra Wisconsin's vækstbetingelser. For at teste denne idé, de Leon og hendes kolleger på 12 landbrugsuniversiteter i USA og Canada udtænkte et stort feltforsøg med mere end 850 unikke majssorter på 21 steder i Nordamerika. Der var mere end 12 000 samlede felter, hvor forskere målte egenskaber som udbytte og plantehøjde, mens de registrerede vejrforhold.

Det massive eksperiment er kun muligt på grund af et samarbejde, som de Leon, UW-Madison agronomiprofessor Shawn Kaeppler og andre leder, kaldet Genomes to Fields. Projektet strækker sig over 20 stater og ind i Canada, giver præcist den række forskellige feltbetingelser, der er nødvendige for at drille de forskellige bidrag fra genomer og miljøer til de endelige egenskaber ved majs, der blev brugt i den nye undersøgelse.

De Leon og hendes samarbejdspartnere fandt ud af, at de områder af majsgenomet, der har gennemgået en høj grad af selektion - f.eks. genregioner, der bidrager til højt udbytte på et bestemt sted - var forbundet med en reduceret kapacitet af majs til at reagere på variable miljøer end genomiske regioner, der ikke direkte blev påvirket af opdrættere. Resultatet er, at de moderne majssorter er meget produktive i de miljøer, de dyrkes i, men kan have sværere ved at håndtere ændringer i disse miljøer.

"Dataene synes at pege på ideen om, at ved at vælge genotyper, der er bedre egnet til at være mere produktive, vi eroderer variabilitet, der kan være vigtig, når vi bevæger os ind i en verden, hvor klimaet kan være mere uberegneligt, og hvor vi muligvis skal flytte sorter til steder, hvor de ikke er blevet dyrket før, "siger de Leon.

Alligevel er dette tab af fleksibilitet en iboende afvejning af meget produktive majskulturer, hun siger.

"Når du forsøger at tilpasse sorter til mange forskellige miljøer, du ender med planter, der ikke er store nogen steder, "siger de Leon." Omkostningerne ved at opretholde denne plasticitet er på bekostning af maksimal produktivitet. "

"Så vi er nødt til at finde den rigtige balance på lang sigt, " hun siger.