Kunnen wetenschappers fruit en groenten veerkrachtig maken tegen klimaatverandering?

In 2023 maakte een nieuw type appel zijn commerciële debuut op een vakbeurs in Berlijn. De Tutti is knapperig, sappig en heeft die perfecte blos – een mooie cultivar die decennia duurde om te produceren. Maar het heeft een grotere claim op faam: het is ontworpen om te gedijen bij temperaturen zo hoog als 40° Celsius (104° Fahrenheit).

De appel is een product van het Hot Climate Partnership, een samenwerking tussen onderzoekers en industriegroepen in Spanje en Nieuw-Zeeland om gewassen te creëren die in steeds warmere klimaten kunnen gedijen. De groep bundelde haar krachten in 2002 te midden van steeds warmere zomers in de Catalaanse regio van Spanje, die appels die daar werden geteeld verbrand en papperig achterlieten. Na meer dan 20 jaar van kruisen voor hitte tolerantie, werd de Tutti (wiens onderzoeksnaam HOT84A1 is) onthuld.

Nu wordt de Tutti verbouwd tot ver buiten de Verenigde Staten, Chili en China, en voegt zich bij een groeiende lijst van fruit en groenten die onderzoekers proberen klimaatbestendig te maken nu de aarde opwarmt. Met behulp van gereedschappen variërend van ouderwets – kruisen, het nieuw leven inblazen van inheemse planten, hitte-bewuste planttechnieken – tot het nieuwe, zoals genetische bewerking, proberen onderzoekers plantentelers en amateur-tuinders een stap voor te blijven op de veranderende planeet.

Het is een gigantische taak. Wat 20 jaar geleden warm aanvoelde, is nu gemeengoed, zegt Joan Bonany, een pomoloog bij het Instituut voor Landbouwonderzoek en Technologie buiten Barcelona die mede de Hot Climate Partnership heeft opgericht. Herinneringen aan het comfortabel tussen zijn nette rijen appel- en perenbomen lopen "rekken zich steeds verder terug in de tijd", zegt hij, en het voorzien van de toekomst "lijkt sterk op het schieten op een bewegend doelwit."

Science News verzamelt vragen van lezers over hoe om te gaan met de veranderende klimaat van onze planeet.

Wat wil je weten over extreme hitte en hoe dat kan leiden tot extreme weersomstandigheden?

In zekere zin is de Tutti, zegt Bonany, al verouderd.

"Temperaturen boven de 40° Celsius, die steeds meer in onze toekomst liggen, gaan enkele echte problemen veroorzaken," zegt Mario Andrade, een plantengeneticus aan de Universiteit van Maine in Orono en medeonderzoeker van een project om klimaatbestendige aardappelen te creëren.

Om dat bewegende doelwit te raken, beginnen wetenschappers met wat ze weten over hoe planten hitte verdragen.

Onderzoek heeft aangetoond dat zelfs een lichte stijging van de temperaturen tijdens het groeiseizoen de opbrengst van veel planten aanzienlijk kan verzwakken. Wereldwijd leidt bijvoorbeeld elke 1 graden Celsius tot een verlies van 10 procent en 6,4 procent in respectievelijk rijst- en tarwe-opbrengsten – voedsel dat samen met maïs het grootste deel van de voedselcalorieën ter wereld uitmaakt.

Maar dat is slechts een van de vele dingen die mis kunnen gaan wanneer de temperaturen stijgen. Andere tekenen van warmtestress die je wellicht veel ziet in je eigen tuinplanten zijn het verwelken, langzamere groei, tekenen van verbranding op bladeren en stelen, kleinere vruchten en groenten, of planten die bloeien maar nooit gewassen produceren – een teken dat hun stuifmeel, dat gevoelig is voor hitte, is beschadigd. Sommige planten geven zelfs akoestisch hun noodsignaal af door kleine ultrasone klikjes te maken als ze heel dorstig zijn (SN: 3/30/23).

Naarmate de temperaturen blijven stijgen, beginnen de essentiële functies uitvoerende eiwitten van planten, zoals fotosynthese regelen, water en voedingsstoffen transporteren en ziekten afweren, zich te ontvouwen en af te breken, zegt Owen Atkin, een plantkundige aan de Nationale Universiteit van Australië in Canberra die hittebestendige tarwe ontwikkelt. Planten kunnen deze schade herstellen met snel optredende hitte-schok eiwitten. En boven de 50° C (122° F), beginnen planten de chemische samenstelling van hun celmembranen te veranderen om hun lipiden te behouden van smelten als boter die op het aanrecht wordt achtergelaten. Maar ze doen dat met een prijs.

"De kosten van het overleven terwijl je probeert te repareren, repareren, repareren, omdat de degradatie sneller gaat, betekent dat je veel meer energie besteedt aan overleven," zegt Atkin. "We hebben wat doorbraakwerk nodig om ons te beschermen tegen dat soort schade."

De meeste nieuwe plantensoorten van vandaag worden nog steeds gemaakt zoals dat al duizenden jaren gebeurt, via een proces dat bekend staat als selectief fokken waarbij ouders met wenselijke eigenschappen worden gekruist en hun nakomelingen door opeenvolgende generaties worden uitgedund totdat alleen de meest robuuste overblijven. Het is een langdurig proces, en er zijn niet veel manieren om het te verkorten – "Een plant groeit zo snel als een plant groeit," zegt Andrade – maar er zijn nieuwe manieren om het proces efficiënter te maken.