Il vitale settore agricolo australiano sarà duramente colpito dal costante aumento delle temperature globali. Il nostro clima è già soggetto a siccità e inondazioni. Si prevede che il cambiamento climatico aumenterà tale situazione, causando improvvise siccità improvvise, cambiamenti nei modelli delle precipitazioni e intense piogge alluvionali. I profitti agricoli sono diminuiti del 23% nei vent'anni fino al 2020 e si prevede che la tendenza continui.
Senza controllo, il cambiamento climatico renderà più difficile la produzione di cibo su larga scala. Otteniamo oltre il 40% delle nostre calorie da sole tre piante:grano, riso e mais. Il cambiamento climatico comporta rischi molto reali per queste piante, con ricerche recenti che suggeriscono il potenziale di fallimenti sincronizzati dei raccolti.
Sebbene da tempo modifichiamo le nostre colture per respingere i parassiti o aumentare i raccolti, fino ad ora nessuna coltura commerciale è stata progettata per tollerare il caldo. Stiamo lavorando su questo problema cercando di rendere le piante di soia in grado di tollerare le condizioni climatiche estreme di un mondo più caldo.
Secondo le stime dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, entro il 2050 la produzione alimentare dovrà aumentare del 60% per poter nutrire i 9,8 miliardi di persone che si prevede vivranno sul pianeta.
Ogni aumento di 1°C della temperatura durante la stagione del raccolto è collegato a un calo del 10% nella resa del riso. Un aumento della temperatura di 1°C potrebbe portare a un calo del 6,4% nella resa del grano in tutto il mondo. È come se escludessimo dall'equazione un importante esportatore di raccolti come l'Ucraina (6% dei raccolti commercializzati prima della guerra).
Le piante, a differenza degli animali, non possono cercare rifugio dal caldo. L'unica soluzione è renderli maggiormente capaci di tollerare ciò che verrà.
Questi eventi stanno già arrivando. Nell’aprile 2022, gli agricoltori dello stato indiano del Punjab hanno perso oltre la metà del raccolto di grano a causa di un’ondata di caldo torrido. Questo mese, le temperature torride nel sud-est asiatico stanno distruggendo i raccolti.
Le piante utilizzano la fotosintesi per convertire la luce solare e l'anidride carbonica in cibo zuccherino. Quando fa troppo caldo, questo processo diventa più difficile.
Una maggiore quantità di calore costringe le piante a far evaporare l’acqua per raffreddarsi. Se una pianta perde troppa acqua, le sue foglie appassiscono e la sua crescita si blocca. I pannelli solari di una pianta, le foglie, non riescono a catturare la luce solare quando appassiscono. Niente acqua, niente energia per produrre la frutta o il grano che vogliamo mangiare. Quando la temperatura dell'aria raggiunge i 50°C, la fotosintesi si interrompe.
Le temperature più calde possono rendere più difficile per le piante produrre polline e semi e possono farle fiorire prima. Il calore indebolisce una pianta, rendendola più vulnerabile a parassiti e malattie.
Le nostre colture da seme, dal riso al grano alla soia, si basano sulla riproduzione sessuale. Le piante devono essere fecondate (impollinate da api e mosche, ad esempio) per produrre un buon raccolto.
Se durante il periodo di fecondazione si verifica un'ondata di caldo, le piante trovano più difficile mettere a dimora i semi e la resa dell'agricoltore diminuisce. Quel che è peggio, le alte temperature producono polline sterile, che riduce drasticamente il numero di semi che una pianta può produrre. Anche gli impollinatori come le api hanno difficoltà ad adattarsi al caldo.
Per dare ai nostri raccolti le migliori possibilità, dovremo utilizzare tecniche di modificazione genetica. Sebbene questi siano stati spesso controversi, rappresentano la nostra migliore possibilità di rispondere alla minaccia.
Il motivo è che la modificazione genetica ci dà un controllo più preciso sul genoma di una pianta rispetto al metodo tradizionale di selezione di tratti specifici. È anche molto più veloce poiché possiamo isolare i geni da un organismo e trasferirli a un altro senza riproduzione sessuale. Quindi, anche se non possiamo incrociare i girasoli con il grano utilizzando la riproduzione sessuale, possiamo prendere i geni del girasole e trasferirli nel grano.
Per decenni abbiamo fatto affidamento su versioni geneticamente modificate di alcune delle nostre più importanti colture alimentari e di fibre. Quasi l’80% dei semi di soia nel mondo sono stati geneticamente modificati per aumentarne la resa e renderli più nutrienti. La colza geneticamente modificata rappresenta oltre il 90% della produzione in Canada e negli Stati Uniti, mentre circa il 20% della colza coltivata in Australia è geneticamente modificata. Ma fino ad ora, non abbiamo avuto colture adottate a livello commerciale modificate per resistere al calore.
Un modo per farlo è cercare piante resistenti al calore e trasferire la loro abilità nelle nostre colture. Alcune piante sono notevolmente resistenti al calore, come il fossile vivente welwitschia mirabilis, che può sopravvivere nel deserto della Namibia con precipitazioni quasi pari a zero.
Le cellule vegetali possiedono proteine da shock termico, proprio come le nostre. Questi aiutano le piante a sopravvivere al calore proteggendo il processo di ripiegamento delle proteine in altre proteine. Se non ci fossero le proteine da shock termico, le proteine vitali si dispiegherebbero invece di ripiegarsi nella forma giusta per il loro lavoro.
Possiamo provare a rafforzare il funzionamento di queste proteine da shock termico esistenti, in modo che le cellule possano continuare a funzionare in condizioni più calde.
Possiamo anche modificare il comportamento dei geni che agiscono come sensori di calore. Questi geni funzionano come interruttori principali, controllando la risposta di una cellula al calore richiamando proteine protettive contro lo shock termico e antiossidanti.
Nel nostro laboratorio abbiamo modificato le piante di soia rafforzando questi geni dell'interruttore principale sensibili al calore. Le piante di soia che esprimevano livelli più elevati di questo gene avevano aumenti significativi nella protezione. In condizioni di ondate di caldo brevi e intense, queste piante modificate appassivano meno, producevano polline più vitale, presentavano meno deformità strutturali e avevano rese migliori in condizioni di stress da caldo.
Anche se ci siamo abituati alla soia geneticamente modificata, non siamo ancora venuti a patti con la necessità di alterare il grano, la coltura di base più importante.
Le ondate di caldo pongono un problema simile per il grano, ma non c’è l’accettazione da parte della comunità. La resistenza contro il grano modificato è stata molto forte.
In laboratorio, ricercatori di università e aziende agricole sono riusciti a modificare il grano per tollerare più calore. Ma nessuno di questi cambiamenti è arrivato alle colture piantate nei campi.
Se vogliamo nutrire una popolazione in crescita su un pianeta più caldo, la situazione dovrà cambiare.
Fornito da The Conversation
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