Å hjelpe dyrkere med å finne potetsorter som er mer motstandsdyktige mot potensielle varmebølgeforstyrrelser er avgjørende for bærekraften og lønnsomheten til Canadas 4.5 millioner tonn per år potetproduksjon, rapporterer Portal Potatoes.news.
Dr. Xu-Qing Li, Agriculture and Agri-Food Canada (AAFC) stipendiat ved Fredericton Research and Development Center i New Brunswick, erkjenner dette behovet, har studert varmestress i poteter i årevis. I 2018 tok han arbeidet sitt til neste nivå ved å slå seg sammen med et team av forskere fra University of New Brunswick og en rekke internasjonale samarbeidspartnere for å studere responsen til 55 forskjellige potetsorter på varmestress, den første storskala studien av sitt slag.
I de fleste variantene som ble studert, reduserte varmestress størrelsen på bladene, men økte toppen og høyden på plantene, samtidig som antallet og vekten av knoller ble kraftig redusert. Denne studien bestemte også hvilke varianter som var mest varmetolerante: Eramosa, Chieftain, AC Belmont og Superior.
Å identifisere disse variantene var et viktig første skritt, men selv disse potetene klarte seg ikke spesielt godt i varmen, så det var tydelig at mer forskning var nødvendig. I 2020 samarbeidet Dr. Lee med AAFC-kollega Dr. Benoît Bizimungu og forskere ved Queen's University for å utføre forskning som senere ble tildelt American Journal of Potato Research.
I deres publikasjon "Påvirkning av tidlig modenhet på motstand mot varmestress i femti varianter av poteterDet ble understreket at potetsorter kjent for tidlig modning i åkeren vokste i samme takt som senere når de ble utsatt for varmestress i veksthus, d.v.s. varmen bremset faktisk deres modningsprosess.
Studien av Dr. Lee og kolleger forsøkte å identifisere spesifikke potetgener som kan bidra til å forklare hvorfor dette er tilfellet og mekanismene som bestemmer om en potetsort vil modnes tidlig eller sent.
Varmestress får poteten til å reagere ved å endre tiden det tar før den modnes, og høyere temperaturer bremser faktisk veksten.
Etter denne prisbelønte studien lanserte og ledet Dr. Lee et nytt forskningsprosjekt for å lære enda mer og dykke dypere inn i de genomiske mekanismene for potetens respons på varmestress. I 2020 identifiserte han genene som regulerer varmeindusert spiring.
Poteter dyrket i varme, tørre somre har ofte en defekt som kalles "frøplanter før høsting" eller "varme frøplanter" som kan endre den kjemiske sammensetningen av knollene og redusere den generelle kvaliteten og salgbarheten til poteten.
I denne studien ble 18 forskjellige kultivarer brukt for å finne ut om varmestressforhold alene er årsaken til problematiske spirer. Prosjektet bekreftet at varmen faktisk var synderen, og at den naturlige forhastetheten eller forsinketheten til den aktuelle sorten ikke hadde noe å gjøre med om den spiret under stress.
For å komme til denne konklusjonen studerte forskerne som jobbet med Dr. Li transkriptomresponsene til varmestressede poteter. Transkriptomforskning innebærer å undersøke gener, geninteraksjonsnettverk og mRNA-funksjoner til en celle for å se hvordan de oppfører seg når de konfronteres med miljøfaktorer eller sykdommer, og gir et veldig dypt og detaljert blikk på celleadferd og funksjon.
Studien fant at gener assosiert med dvale er nedregulert i varmestressede poteter, akkurat som de er i varmestressede poteter etter høsting etter høsting, noe som indikerer at plantehormonmetabolismen spiller en nøkkelrolle i spiringen. Denne informasjonen vil vise seg nyttig når det gjelder genetisk forbedring av potetsorter for spiremotstand under høye temperaturforhold.
"Det vi fant vil hjelpe bønder og foredlere til å ta bedre beslutninger om hvordan de skal lagre og behandle varmestressede poteter," sier Xiu-Qing Li. "Dette er en utfordring for produsenter over hele verden, og det var flott å kunne bidra til vår forståelse av problemet og gi evidensbaserte anbefalinger." Studien ga viktig innsikt i valg av potetsorter å dyrke, hvordan man best kan planlegge for lagring og bruk av varmestressede poteter, og kunnskap for å bidra til å utvikle varmetolerante varianter i fremtiden.
Ettersom klimaendringene truer med å bringe enda varmere og mer uberegnelig vær, foreslår Dr. Lee ytterligere evaluering av varianter under varme sommerforhold og videreutvikling av omfattende strategier for å redusere risikoen for varmestress.
Denne forskningen er et uvurderlig bidrag til å redusere risikoen for potetproduksjon i Canada og rundt om i verden.