Pomaganje uzgajivačima u pronalaženju sorti krumpira koje su otpornije na potencijalne poremećaje zbog toplinskih valova ključno je za održivost i profitabilnost kanadske proizvodnje krumpira od 4.5 milijuna tona godišnje, izvještava Portal Potatoes.news.
Prepoznajući ovu potrebu, dr. Xu-Qing Li, znanstveni suradnik za poljoprivredu i agroprehranu Kanade (AAFC) u Centru za istraživanje i razvoj Fredericton u New Brunswicku, godinama je proučavao toplinski stres kod krumpira. Godine 2018. podigao je svoj rad na višu razinu udruživši snage s timom znanstvenika sa Sveučilišta u New Brunswicku i brojnim međunarodnim suradnicima kako bi proučili odgovor 55 različitih sorti krumpira na toplinski stres, prvu veliku studiju svoje vrste.
Kod većine ispitivanih sorata toplinski stres smanjio je veličinu lišća, ali povećao vrhove i visinu biljaka, dok je uvelike smanjio broj i težinu gomolja. Ovo je istraživanje također utvrdilo koje su sorte najotpornije na toplinu: Eramosa, Chieftain, AC Belmont i Superior.
Identificiranje ovih sorti bio je važan prvi korak, ali čak ni ti krumpiri nisu bili osobito dobri na vrućini, pa je bilo jasno da su potrebna dodatna istraživanja. Godine 2020. dr. Lee je surađivao s kolegom iz AAFC-a dr. Benoîtom Bizimunguom i znanstvenicima sa Sveučilišta Queen's kako bi proveo istraživanje koje je kasnije nagrađeno američkim časopisom za istraživanje krumpira.
U njihovoj publikaciji "Utjecaj rane zrelosti na otpornost na toplinski stres kod pedeset sorata krumpiraNaglašeno je da su sorte krumpira poznate po ranom sazrijevanju u polju rasle jednakom brzinom kao i kasnije kada su bile izložene toplinskom stresu u staklenicima, tj. toplina je zapravo usporila njihov proces sazrijevanja.
Studija koju su proveli dr. Lee i kolege nastojala je identificirati specifične gene krumpira koji bi mogli pomoći objasniti zašto je to tako i mehanizme koji određuju hoće li sorta krumpira sazrijeti rano ili kasno.
Toplinski stres uzrokuje reakciju krumpira mijenjanjem vremena potrebnog za sazrijevanje, a više temperature zapravo usporavaju njegov rast.
Nakon ove nagrađivane studije, dr. Lee pokrenuo je i vodio novi istraživački projekt kako bi naučio još više i dublje zaronio u genomske mehanizme odgovora krumpira na toplinski stres. Godine 2020. identificirao je gene koji reguliraju klijanje izazvano toplinom.
Krumpir uzgojen u vrućim, suhim ljetima često ima nedostatak koji se naziva "presadnice prije berbe" ili "presadnice" koje mogu promijeniti kemijski sastav gomolja i smanjiti ukupnu kvalitetu i utrživost krumpira.
U ovoj studiji korišteno je 18 različitih kultivara kako bi se otkrilo jesu li samo uvjeti toplinskog stresa uzrok problematičnih klica. Projekt je potvrdio da je vrućina doista krivac, te da prirodna prezrelost ili kasnost dotične sorte nema nikakve veze s time je li niknula pod stresom.
Kako bi došli do ovog zaključka, istraživači koji rade s dr. Lijem proučavali su odgovore transkriptoma krumpira izloženog toplinskom stresu. Istraživanje transkriptoma uključuje ispitivanje gena, mreža interakcije gena i značajki mRNA stanice kako bi se vidjelo kako se ponašaju kada su suočene s čimbenicima okoliša ili bolestima, pružajući vrlo dubok i detaljan uvid u ponašanje i funkciju stanice.
Studija je otkrila da su geni povezani s mirovanjem smanjeni kod krumpira izloženog toplinskom stresu, baš kao što su to slučaj kod krumpira izloženog toplinskom stresu nakon žetve, što ukazuje da metabolizam biljnih hormona igra ključnu ulogu u klijanju. Ove će se informacije pokazati korisnima kada je u pitanju genetski poboljšanje otpornosti sorti krumpira na klijanje u uvjetima visoke temperature.
"Ono što smo otkrili pomoći će poljoprivrednicima i prerađivačima da donesu bolje odluke o tome kako pohraniti i preraditi krumpir izložen toplinskom stresu", kaže Xiu-Qing Li. "Ovo je izazov s kojim se susreću proizvođači diljem svijeta i bilo je sjajno moći doprinijeti našem razumijevanju problema i pružiti preporuke utemeljene na dokazima." Studija je pružila važne uvide u izbor sorti krumpira za uzgoj, kako najbolje planirati skladištenje i korištenje krumpira izloženog toplinskom stresu te znanje koje će pomoći u razvoju sorti otpornih na toplinu u budućnosti.
Budući da klimatske promjene prijete donijeti još toplije i nestalnije vrijeme, dr. Lee predlaže daljnju procjenu sorti tijekom vrućih ljetnih uvjeta i daljnji razvoj sveobuhvatnih strategija za smanjenje rizika od toplinskog stresa.
Ovo istraživanje neprocjenjiv je doprinos smanjenju rizika proizvodnje krumpira u Kanadi i diljem svijeta.