Bloccati dove sono, le piante devono adattarsi ai loro ambienti, rispondere a stress come siccità o parassiti modificando il modo in cui crescono.

Su scala più ampia, i coltivatori devono essere in grado di sviluppare nuove varietà che si adattino a un nuovo luogo o che cambino le condizioni di crescita nella stessa area.

Entrambi i tipi di adattamento si basano su un insieme di possibilità, le combinazioni tra cui scegliere. Per la singola pianta quelle possibilità dipendono dal genoma con cui è nato. Per gli allevatori, quel pool di possibilità è l'intera gamma di genomi di colture coltivate, che possono fondersi insieme per creare nuove varietà.

I ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison volevano sapere se gli ultimi 100 anni di selezione del mais acclimatato in luoghi particolari hanno cambiato la sua capacità di adattarsi ad ambienti nuovi o stressanti. Misurando le popolazioni di piante di mais piantate in tutto il Nord America, potevano testare come i genomi del mais rispondevano a diverse condizioni di crescita. Scrivendo questa settimana (7 novembre, 2017) in Comunicazioni sulla natura , UW-Madison Professore di Agronomia Natalia de Leon, il suo studente Joe Gage e colleghi di diverse istituzioni riferiscono che la selezione artificiale da parte dei coltivatori ha limitato il pool di possibilità per le varietà di mais nordamericane.

Concludono che le varietà di mais esistenti sono forti e stabili, ma sono meno flessibili nella loro capacità di rispondere a vari stress. Allo stesso tempo, queste popolazioni di mais potrebbero avere una ridotta capacità di contribuire a programmi di allevamento che cercano di creare nuove varietà adattate a nuovi ambienti.

"Negli ultimi 100 anni, le persone hanno decisamente migliorato le cultivar, " spiega de Leon, l'autore senior del nuovo rapporto. "Quello che stavamo cercando di fare in questo studio è misurare se così facendo abbiamo anche limitato la capacità dei genotipi di rispondere agli ambienti quando cambiano".

Allevando intensivamente per un alto rendimento, dire, nel Wisconsin, quelle piante potrebbero perdere la flessibilità per rispondere ad ambienti che sono molto diversi dalle condizioni di crescita del Wisconsin. Per testare questa idea, de Leon e i suoi colleghi di 12 università agricole negli Stati Uniti e in Canada hanno ideato un'ampia sperimentazione sul campo con oltre 850 varietà di mais uniche in 21 località del Nord America. Erano più di 12, 000 appezzamenti di campo totali in cui i ricercatori hanno misurato caratteristiche come la resa e l'altezza delle piante durante la registrazione delle condizioni meteorologiche.

Il massiccio esperimento è possibile solo grazie a una collaborazione che de Leon, Il professor Shawn Kaeppler e altri di agronomia dell'UW-Madison guidano, chiamati Genomi a Campi. Il progetto si estende in 20 stati e in Canada, fornendo precisamente la gamma di diverse condizioni di campo necessarie per separare i diversi contributi dei genomi e degli ambienti ai tratti finali del mais che sono stati utilizzati nel nuovo studio.

De Leon e i suoi collaboratori hanno scoperto che le regioni del genoma del mais che hanno subito un alto grado di selezione, ad esempio, le regioni genetiche che contribuiscono ad un'elevata resa in una particolare posizione sono state associate a una ridotta capacità del mais di rispondere ad ambienti variabili rispetto alle regioni genomiche che non sono state direttamente influenzate dagli allevatori. Il risultato è che le moderne varietà di mais sono molto produttive negli ambienti in cui vengono coltivate, ma potrebbe avere più difficoltà a gestire i cambiamenti in quegli ambienti.

"I dati sembrano indicare l'idea che selezionando i genotipi più adatti ad essere più produttivi, stiamo erodendo la variabilità che potrebbe essere importante mentre ci muoviamo in un mondo in cui il clima potrebbe essere più irregolare e dove potremmo aver bisogno di spostare le cultivar in luoghi dove non sono state coltivate prima, "dice de Leon.

Eppure questa perdita di flessibilità è un compromesso intrinseco per cultivar di mais altamente produttive, lei dice.

"Quando provi ad adattare le cultivar a molti ambienti diversi, ti ritrovi con piante che non stanno benissimo da nessuna parte, " dice de Leon. "Il costo del mantenimento di questa plasticità è a scapito della massima produttività".

"Quindi dobbiamo trovare il giusto equilibrio a lungo termine, " lei dice.