Esperimenti innovativi che utilizzano appezzamenti di campo a temperatura controllata hanno contribuito a spiegare il legame tra le temperature dell'inizio dell'inverno e la resa in alcuni dei nostri seminativi più commerciabili. Credito:Phil Robinson - John Innes Centre
Esperimenti innovativi che utilizzano appezzamenti di campo a temperatura controllata hanno contribuito a spiegare il legame tra le temperature dell'inizio dell'inverno e la resa in alcuni dei nostri seminativi più commerciabili.
La tecnologia di laboratorio e sul campo ha consentito al team di ricercatori del John Innes Center di simulare le stagioni di crescita completa e di stabilire che il raffreddamento è importante tra la fine di novembre e l'inizio di dicembre perché promuove la crescita durante il primo sviluppo floreale del raccolto.
Hanno dimostrato che le piante di colza possono subire una fase di sviluppo nota come dormienza dei boccioli di fiori se la temperatura invernale è troppo calda. Questo processo fisiologico si verifica quando i germogli microscopici di nuova formazione giacciono inattivi in attesa che le basse temperature segnalino la crescita ed è ben compreso nelle piante perenni che crescono anno dopo anno.
Non era nota l'esistenza di questa fase di sviluppo nelle colture annuali (quelle che completano il loro ciclo di vita in una stagione di crescita).
Le piante di colza che sono state refrigerate in questa fase chiave di sviluppo si sono sviluppate più velocemente e hanno avuto una resa maggiore, producendo più semi per baccello. Al contrario, le piante coltivate in condizioni più calde crescevano lentamente e producevano meno.
Il professor Steve Penfield, un leader del gruppo presso il John Innes Center, afferma che "è stato sorprendente scoprire che le annuali invernali hanno questa dormienza dei boccioli di fiori:nessuno ha mai suggerito che questo meccanismo sia importante per il controllo del tempo di fioritura nelle piante annuali. I nostri esperimenti ulteriormente mostrano che se i boccioli dei fiori sperimentano temperature più calde della media, la crescita rallenta e le piante producono fiori aberranti e una bassa resa. Al contrario, sappiamo che se le piante si raffreddano in questa fase, ciò promuove una crescita più rapida e una resa maggiore".
Studi precedenti hanno mostrato una forte correlazione tra le temperature di fine novembre-inizio dicembre e la resa di colture come la colza, che sono annuali invernali, piantate in autunno e raccolte l'estate successiva.
Le temperature più fredde durante questa finestra climatica sono legate a rese più elevate, mentre le temperature più calde si traducono in rese più basse. Le differenze di condizioni durante questa importante finestra meteorologica rappresentano una variazione fino al 25% del rendimento totale.
Comprendere le ragioni alla base delle correlazioni statistiche tra clima e resa è importante per prevedere l'impatto del cambiamento climatico sulla produzione agricola e potrebbe essere utilizzata per sviluppare strategie per adattare la coltura in modo da produrre rese più elevate con inverni più caldi.
Il primo autore dell'articolo, la dott.ssa Carmel O'Neil, afferma che "vogliono comprendere l'effetto del cambiamento climatico sui raccolti del Regno Unito. Per prevedere questi effetti e rispondere ad essi dobbiamo comprendere tutti i processi attraverso i quali il clima variabile influisce sulla resa. E questo è ciò che abbiamo fatto qui in questo studio, dimostrando sperimentalmente ciò che abbiamo visto in precedenza in studi correlati".
In quella che si ritiene essere una serie unica di esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato camere ad ambiente controllato programmate per simulare una stagione di crescita annuale invernale sulla base dei dati meteorologici raccolti da una fattoria.
Dopo la prova interna, controllata in laboratorio, il team ha spostato l'esperimento su una prova sul campo, utilizzando un sistema di appezzamento di campo riscaldato all'aperto presso il sito di prove e sperimentazione sul campo del John Innes Center, Church Farm.
I risultati sia del laboratorio che delle prove sul campo sono stati gli stessi, condizioni più calde hanno portato a una crescita più lenta e a una resa ridotta.
Utilizzando tecniche molecolari, il team ha analizzato i geni espressi nei tessuti delle gemme delle piante di colza che sono state influenzate dai cambiamenti di temperatura. Ciò ha dimostrato che un gene di risposta al freddo precedentemente noto chiamato FLC stava mediando la risposta della dormienza delle gemme delle piante alle temperature invernali.
Il professor Penfield ha aggiunto che "avevano visto questa correlazione tra raffreddamento e resa nei dati, ma fino ad ora non potevamo dire che il raffreddamento fosse legato alla fisiologia del raccolto - non è per esempio che il raffreddamento uccida solo qualche malattia o parassita - anche se potrebbe fare anche questo. Ma ora sappiamo perché il raffreddamento influenza i raccolti ed è dovuto all'effetto fisico sul tasso di crescita delle piante".
Precedenti ricerche hanno identificato l'importanza della temperatura su un processo di sviluppo biologico vegetale chiamato vernalizzazione, che si verifica in ottobre nelle piante di colza.
Identificando che esiste un secondo processo sensibile alla temperatura, la dormienza delle gemme, che si verifica più avanti nella stagione di crescita, ricercatori e allevatori possono aiutarci a rispondere meglio alla sfida del cambiamento climatico. Una strategia in esame consiste nell'identificare le varietà meno sensibili alla temperatura.
La ricerca è stata pubblicata negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . + Esplora ulteriormente
