WEST LAFAYETTE, Ind. – Képzeljen el két kukoricát vagy szóját minden tenyészidőszakban. Ültetés márciusban, betakarítás júliusban. Ültessen be egy másik növényt, és novemberben szüreteljen.
A Purdue Egyetem növénykutatója szerint, ami a legtöbb gazdálkodó számára úgy hangzik, mint az ostobaság, az egy évtizeden belül valósággá válhat.
Ray Bressan, a kertészet professzora és a Purdue Egyetem Növények Környezeti Stressz Élettani Központjának igazgatója szerint a tudósok az elmúlt három évben annyit tanultak, mint az előző 100 évben arról, hogy a termények és más növények hogyan viselik el a környezeti terheléseket.
A tudás virágzásának eredménye, hogy a tudósok hamarosan képesek lesznek olyan új terményfajták létrehozására, amelyek ellenállnak a környezeti terheléseknek, például a fagynak, a hőségnek és a szárazságnak, sőt még fejlődnek is.
Bár a növénytermesztés megkétszerezése nem feltétlenül fogja felére csökkenteni a mezőgazdasági területek mennyiségét, a világ egyre növekvő népességének élelmezési igényének köszönhetően a termőföldek iránti igény jelentősen csökkenhet. További bónusz az lenne, hogy évente két növény elültetésével az Egyesült Államok gazdálkodói az ország 320 millió hektárnyi mezőgazdasági földjének nagy részét kivonhatják a termelésből, így több millió hektárnyi vadon élő állatot hoznának létre.
"Néhány éve még nem sejtettem volna ezt" - mondja Bressan. "De egy évtizeden belül lehetséges lesz olyan termés, amely ellenáll a kora tavaszi és késői őszi igénybevételnek."
A szárazság, a hőség, a fagy, a sós talaj és a tápanyaghiányos talaj néhány olyan környezeti igénybevétel, amelyet a növényeknek el kell viselniük. A gazdálkodók ezekkel a stresszekkel kapcsolatos aggodalmai egyidősek az esőért való imádkozással, és jó okkal: ezek a környezeti terhelések minden évben hatalmas termésveszteséget okoznak – valójában többet, mint a rovarok és gyomok okozta veszteségeket.
Bressan szerint a tudósok mindig is azt feltételezték, hogy a stresszből való boldogulás képessége egy genetikailag összetett tulajdonság, ezért a kutatók azt feltételezték, hogy időpocsékolás lenne megpróbálni ilyen terményfajtákat létrehozni. Ám a növénygenetika legújabb felfedezései felforgatták ezt a nézetet.
"Azt tapasztaljuk, hogy sok génről van szó, de a jó hír az, hogy néhány tucatnál kevesebb – kezelhető számú gén – van jelentős hatással a stressztűrő képességre. Ez nagy reményt ad számunkra, hogy a következő néhány évben megérthetjük és javíthatjuk ezeket a növényeket."
Egyes termények, például a rizs és a gyapot nem tűri jól a környezeti stresszt. Mindkét növény nagy mennyiségű vizet igényel. A cirok viszont egy olyan növény, amely jól tűri a szárazságot. A tudósok azt remélik, hogy azonosítani tudják azokat a géneket a növényekben, amelyek képesek kezelni a stresszt, és ezt az információt felhasználni a stresszt nem jól kezelő növények genetikájának javítására.
"Gyakori félreértés az ilyen típusú kutatásokkal kapcsolatban, hogy lehetővé akarjuk tenni a gazdálkodók számára, hogy egzotikus környezetben, például sivatagban neveljenek növényeket. Nem ez a célunk" - mondja Bressan. "Az igazi cél az, hogy javítsuk a már használt földterületek termelékenységét, és elkerüljük, hogy szegény földet használjunk. Ha nem végezzük el ezt a fajta kutatást, kénytelenek leszünk több földet mezőgazdaságra fordítani. táplálja a világ lakosságát."
Az Arabidopsis nevű kis mustárnövény – amely a növényvilág laboratóriumi egerének tekinthető – elvezeti a tudósokat annak megértéséhez, hogy a növények hogyan tűrik a stresszt. A tudósok azért választották ezt a növényt kísérleti modellnek, mert könnyű vele dolgozni, de mivel minden növény genetikailag hasonló, a kutatók az Arabidopsisról tanultakat más növényekre is alkalmazhatják.
Az Arabidopsisban található 25 000 gén mindegyikének funkciójának meghatározásához a kutatók kiválasztanak egy gént, és találnak egy növényt, amelynek a génje mutációt mutat. Ezután az adott mutációval rendelkező növényeket termesztik, hogy megfigyeljék a mutáció hatását a növény fiziológiájára. A Purdue's Center for Plant Environmental Stress and Physiology kutatói több mint 300 000, egyenként mutáns gént tartalmazó növényt hoztak létre, más intézmények tudósai pedig több százezer további mutáns növényt hoztak létre.
"Gyakorlati szempontból a genom telített; minden génnél volt egy mutáció" - mondja Bressan. "Az Arabidopsis genetikája 80 százalékban ismert, és ez év végére teljesen ismert lesz."
Bressan szerint a növények biológiájával kapcsolatos gyorsan felhalmozódó tudás ugyanolyan gyors változásokat fog okozni a mezőgazdaságban. "Hamarosan több növényt termelhetünk kevesebb növényvédőszerrel, kevesebb üzemanyaggal, kevesebb műtrágyával, kevesebb vetési pályával. Többet fogunk termelni kevesebbel" – mondja. „Mindenki egyetért azzal, hogy a mezőgazdaság rontja a környezetet, de a biotechnológia képes ezt megfordítani."
Bressan hozzáteszi, hogy környezetvédőként úgy gondolja, hogy a többi környezetvédő figyelmen kívül hagyja a sok biotechnológiai kutatás lényegét. "Kár, hogy a környezetvédelmi politikai csoportok nem veszik fel a biotechnológiát" - mondja. "Igaz, hogy a biotechnológiát megfelelően szabályozni és körültekintően kell alkalmazni. A tudósok nem ellenzik a szabályozást – senki sem akar őrült dolgokat csinálni. De itt a környezetvédők elszalasztják az ügyük előmozdításának lehetőségét, ami valójában mindenki ügye."
