Kan forskare göra frukter och grönsaker motståndskraftiga mot klimatförändringar?

2023 gjorde en ny typ av äpplen sin kommersiella debut på en mässa i Berlin. Tutti är krispig, saftig och har det perfekta rouget – en vacker sort som tog decennier att producera. Men den har ett större anspråk på berömmelse: den är designad för att trivas i temperaturer så höga som 40° Celsius (104° Fahrenheit).

Äpplet är en produkt från Hot Climate Partnership, ett samarbete mellan forskare och industrigrupper i Spanien och Nya Zeeland för att skapa grödor som kan frodas i allt varmare klimat. Gruppen slog sig samman 2002 mitt i allt varmare somrar i den katalanska regionen i Spanien, vilket gjorde att äpplen som odlades där blev brända och mosiga. Efter mer än 20 år av korsning för värmetolerans, avtäcktes Tutti (vars forskningsnamn är HOT84A1).

Nu odlas Tutti långt utanför USA, Chile och Kina, och ansluter sig till en växande lista av frukter och grönsaker som forskare försöker klimatsäkra när planeten värms upp. Med hjälp av verktyg som sträcker sig från det gammalmodiga – korsavel, vitaliserande inhemska växter, värmemedvetna planteringstekniker – till det nya, som genetisk redigering, försöker forskare hålla växtförädlare och amatörträdgårdsmästare steget före den föränderliga planeten.

Det är en herkulisk uppgift. Det som kändes hett för 20 år sedan är nu vanligt, säger Joan Bonany, pomolog vid Institutet för jordbruksforskning och teknologi utanför Barcelona som var med och grundade Hot Climate Partnership. Minnen av att gå bekvämt bland sina prydliga rader av äppel- och päronträd "sträcker sig längre och längre tillbaka i tiden", säger han, och att förutse framtiden "är ungefär som att skjuta mot ett rörligt mål."

Science News samlar frågor från läsare om hur man hanterar vår planets föränderliga klimat.

Vad vill du veta om extrem värme och hur det kan leda till extrema väderförhållanden?

På sätt och vis, säger Bonany, är Tutti redan föråldrad.

"Temperaturer över 40 grader Celsius, som blir allt mer i vår framtid, kommer att orsaka några verkliga problem", säger Mario Andrade, en växtgenetiker vid University of Maine i Orono och medutredare i ett projekt för att skapa klimattålig potatis .

För att träffa det rörliga målet börjar forskare med vad de vet om hur växter tål värme.

Forskning har visat att även en liten ökning av temperaturerna under växtsäsongen kan försvaga avkastningen avsevärt för många växter. Globalt resulterar till exempel varje 1 grads ökning i en 10-procentig och 6,4-procentig förlust av ris respektive vete – livsmedel som tillsammans med majs utgör den största andelen av världens matkalorier.

Men det är bara en av många saker som kan gå fel när temperaturen stiger. Andra tecken på värmestress som du kan se mycket hos dina egna trädgårdsväxter är vissnande, långsammare tillväxt, tecken på sveda på blad och stjälkar, mindre frukter och grönsaker eller växter som blommar men aldrig producerar grödor – ett tecken på att deras pollen, som är känslig är för värme, är skadad. Vissa växter avger till och med sin nödsignal akustiskt genom att göra små ultraljudsklick när de är mycket törstiga (SN: 3/30/23).

När temperaturerna fortsätter att stiga börjar växtproteinernas väsentliga funktioner, som att reglera fotosyntes, transportera vatten och näringsämnen och avvärja sjukdomar, att utvecklas och bryts ner, säger Owen Atkin, botaniker vid National University of Australia i Canberra som utvecklar värmebeständigt vete. Växter kan reparera denna skada med snabbt uppkommande värmechockproteiner. Och över 50°C (122°F) börjar växter att ändra den kemiska sammansättningen av sina cellmembran för att förhindra att deras lipider smälter som smör kvar på disken. Men de gör det till ett pris.

"Kostnaden för att överleva medan du försöker fixa, fixa, fixa, eftersom nedbrytningen sker snabbare, betyder att du spenderar mycket mer energi på att försöka överleva," säger Atkin. "Vi behöver lite genombrottsarbete för att skydda mot den typen av skador."

De flesta av dagens nya växtarter skapas fortfarande som de har varit i tusentals år, genom en process som kallas selektiv förädling där föräldrar med önskvärda egenskaper korsas och deras avkomma tunnas ut genom successiva generationer tills endast de mest robusta finns kvar. Det är en lång process, och det finns inte många sätt att förkorta den – "En växt växer lika snabbt som en växt växer", säger Andrade – men det finns nya sätt att göra processen mer effektiv.