C'è un ingrediente da cui ogni singola coltura dipende assolutamente:l'acqua.

I produttori hanno implementato l'irrigazione e messo a punto pratiche colturali per sfruttare al meglio l'umidità disponibile, ma le condizioni del suolo e le precipitazioni imprevedibili possono ancora rendere le colture vulnerabili alla siccità che riduce la resa.

Le piante perdono anche litri d'acqua ogni giorno attraverso la traspirazione. Traspirazione, o la perdita di acqua attraverso il tessuto vegetale, rappresenta oltre il 98% dell'acqua assorbita dalle piante.

"Identificare i tratti fisiologici delle piante che riducono al minimo l'impatto della siccità sembra essere la soluzione migliore per aumentare i raccolti in condizioni di carenza idrica, "dice Avat Shekoofa, professore assistente presso il Dipartimento di Scienze Vegetali dell'Università del Tennessee. "Una caratteristica che mostra un grande potenziale per la conservazione dell'acqua tra le colture a file è la traspirazione limitata in condizioni di elevato deficit di pressione del vapore atmosferico".

Il deficit di pressione di vapore (VPD) è la differenza tra la pressione del vapore acqueo all'interno della foglia e la pressione del vapore acqueo nell'aria a una certa temperatura. In condizioni di VPD elevato, che di solito si verificano a metà giornata, l'acqua traspira attraverso il tessuto vegetale, specificamente stomi. Però, le colture che mostrano il tratto di traspirazione limitata limiteranno la traspirazione durante condizioni di alta VPD chiudendo parzialmente i loro stomi, conservando così i livelli di acqua del suolo per un uso successivo.

"Quando gli stomi si chiudono parzialmente, invece di perdere acqua per traspirazione, quelle piante sono in grado di conservare quell'acqua per la stagione successiva e possono sostenere la produttività durante la fase di riempimento del grano, "dice Shekoofa.

Conservare l'acqua mantenendo i raccolti non è solo una preoccupazione degli agricoltori, è una preoccupazione dell'umanità. Con una popolazione mondiale in crescita e risorse limitate di terra e acqua, identificare le colture con potenziale di risparmio idrico potrebbe essere una questione centrale per il futuro della sicurezza alimentare e idrica.

Shekoofa ha studiato la risposta del tasso di traspirazione con l'aumento della VPD in diverse specie di colture, compresa la soia, Mais, sorgo e arachidi. In uno studio del 2017 presso il West Tennessee AgResearch and Education Center, ha testato sei cultivar di cotone per l'espressione del tratto di traspirazione limitata e lo ha osservato in una (Phytogen 490 W3FE). Questa è la prima volta che questo tratto è stato osservato in una varietà di cotone disponibile in commercio nel Centro-Sud.

"Più del 92 percento della produzione di cotone nel mio stato del Tennessee è terra arida, e i produttori hanno poche opzioni per mitigare lo stress da siccità, "dice Shekoofa, che ha presentato questi risultati alla Beltwide Cotton Conference del 2018. "Come con qualsiasi coltura, identificare una varietà che presenta un elevato potenziale di risparmio idrico sarà utile per i produttori che stanno cercando di sostenere la produzione durante le future siccità. Per esempio, un vantaggio dimostrato degli ibridi di mais AQUAmax di DuPont Pioneer è la loro espressione del tratto di traspirazione limitata."

Mentre il tratto di traspirazione limitato è stato identificato in più colture, non è ampiamente disponibile nelle cultivar commerciali. Shekoofa dice che la prossima sfida è applicare il tratto nei programmi di allevamento. Ci sono domande su quanto prontamente sarà disponibile per le linee di progenie, ma secondo uno studio co-autore di Shekoofa nel numero di gennaio del Journal of Crop Improvement , sembra esserci una forte possibilità di trasferire il tratto di traspirazione limitato alla progenie.

"I risultati hanno mostrato che con un genitore che mostrava il tratto di traspirazione limitato, una ragionevole percentuale di progenie esprimeva un punto di rottura che avrebbe raggiunto la tolleranza alla siccità nel campo. Questo è incoraggiante per la futura ricerca sulle colture resistenti alla siccità".

Shekoofa continuerà la sua ricerca concentrandosi sull'identificazione di tratti di traspirazione limitati nelle varietà di soia e cotone.