Possono gli scienziati rendere frutta e verdura resilienti ai cambiamenti climatici?

Nel 2023, un nuovo tipo di mela ha fatto il suo debutto commerciale in una fiera campionaria a Berlino. Il Tutti è croccante, succoso e ha quel rossore perfetto: una bellissima cultivar che ha impiegato decenni per essere prodotta. Ma ha una pretesa di fama più grande: è progettata per prosperare a temperature fino a 40° Celsius (104° Fahrenheit).

La mela è un prodotto della Hot Climate Partnership, una collaborazione tra ricercatori e gruppi industriali in Spagna e Nuova Zelanda per creare colture che possano prosperare in climi sempre più caldi. Il gruppo ha unito le forze nel 2002, durante le estati sempre più calde nella regione catalana della Spagna, che lasciavano le mele lì coltivate bruciate e mollicce. Dopo più di 20 anni di incroci per la tolleranza al calore, è stato presentato il Tutti (il cui nome di ricerca è HOT84A1).

Ora il Tutti viene coltivato ben oltre gli Stati Uniti, il Cile e la Cina, unendosi a un elenco crescente di frutta e verdura che i ricercatori stanno cercando di rendere a prova di clima mentre il pianeta si riscalda. Utilizzando strumenti che vanno dal vecchio stile – incroci, rivitalizzazione delle piante autoctone, tecniche di semina attente al calore – ai nuovi, come l’editing genetico, i ricercatori stanno cercando di mantenere i coltivatori di piante e i giardinieri dilettanti un passo avanti rispetto al pianeta che cambia.

È un compito titanico. Ciò che sembrava caldo 20 anni fa è ormai un luogo comune, afferma Joan Bonany, pomologa dell’Istituto per la ricerca e la tecnologia agricola fuori Barcellona e co-fondatrice della Hot Climate Partnership. I ricordi di quando camminava comodamente tra le sue file ordinate di meli e peri "si estendono sempre più indietro nel tempo", dice, e prevedere il futuro "è un po' come sparare a un bersaglio in movimento".

Science News raccoglie le domande dei lettori su come affrontare i cambiamenti climatici del nostro pianeta.

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In un certo senso, dice Bonany, il Tutti è già obsoleto.

"Le temperature superiori a 40 gradi Celsius, che sono sempre più presenti nel nostro futuro, causeranno alcuni problemi reali", afferma Mario Andrade, genetista vegetale presso l'Università del Maine a Orono e co-investigatore su un progetto per creare patate resilienti al clima. .

Per colpire questo bersaglio in movimento, gli scienziati iniziano con ciò che sanno su come le piante tollerano il calore.

La ricerca ha dimostrato che anche un leggero aumento delle temperature durante la stagione di crescita può indebolire significativamente i raccolti di molte piante. A livello globale, ad esempio, ogni aumento di 1 grado Celsius si traduce in una perdita del 10% e del 6,4% rispettivamente nella resa del riso e del grano – alimenti che, insieme al mais, costituiscono la quota maggiore delle calorie alimentari mondiali.

Ma questa è solo una delle tante cose che possono andare storte quando le temperature aumentano. Altri segni di stress da calore che potresti notare spesso nelle tue piante da giardino includono avvizzimento, crescita più lenta, segni di bruciatura su foglie e steli, frutta e verdura più piccole o piante che fioriscono ma non producono mai raccolti - un segno che il loro polline, che è sensibile è al calore, è danneggiato. Alcune piante emettono addirittura acusticamente il loro segnale di pericolo emettendo piccoli clic ultrasonici quando hanno molta sete (SN: 30/3/23).

Man mano che le temperature continuano a salire, le funzioni essenziali delle proteine ​​vegetali, come la regolazione della fotosintesi, il trasporto di acqua e sostanze nutritive e la difesa dalle malattie, iniziano a svolgersi e a deteriorarsi, afferma Owen Atkin, botanico dell'Università Nazionale dell'Australia a Canberra che sviluppa grano resistente al calore. Le piante possono riparare questo danno con proteine ​​da shock termico che si verificano rapidamente. E sopra i 50° C (122° F), le piante iniziano a cambiare la composizione chimica delle loro membrane cellulari per evitare che i lipidi si sciolgano come il burro lasciato sul bancone. Ma lo fanno a un prezzo.

"Il costo di sopravvivere mentre si cerca di sistemare, sistemare, sistemare, perché il degrado avviene più velocemente, significa che si spendono molte più energie nel tentativo di sopravvivere", afferma Atkin. “Abbiamo bisogno di un lavoro rivoluzionario per proteggerci da questo tipo di danni”.

La maggior parte delle nuove specie vegetali di oggi vengono ancora create come sono state per migliaia di anni, attraverso un processo noto come allevamento selettivo in cui i genitori con tratti desiderabili vengono incrociati e la loro progenie viene diradata attraverso generazioni successive fino a quando rimangono solo i più robusti. È un processo lungo e non ci sono molti modi per abbreviarlo – “Una pianta cresce tanto velocemente quanto cresce una pianta”, afferma Andrade – ma ci sono nuovi modi per rendere il processo più efficiente..