Att hjälpa odlare att hitta potatissorter som är mer motståndskraftiga mot potentiella värmeböljor är avgörande för hållbarheten och lönsamheten för Kanadas 4.5 miljoner ton potatisproduktion per år, rapporterar Portal Potatoes.news.
Dr. Xu-Qing Li, forskarstipendiat inom jordbruk och livsmedel i Kanada (AAFC) vid Fredericton Research and Development Center i New Brunswick, har insett detta behov, och har studerat värmestress hos potatis i flera år. 2018 tog han sitt arbete till nästa nivå genom att gå samman med ett team av forskare från University of New Brunswick och ett antal internationella samarbetspartners för att studera hur 55 olika potatissorter reagerar på värmestress, den första storskaliga studien av sin sort.
I de flesta av de studerade sorterna minskade värmestress storleken på bladen, men ökade plantornas toppar och höjd, samtidigt som antalet och vikten av knölar minskade kraftigt. Denna studie bestämde också vilka sorter som var mest värmetoleranta: Eramosa, Chieftain, AC Belmont och Superior.
Att identifiera dessa sorter var ett viktigt första steg, men även dessa potatisar klarade sig inte särskilt bra i värmen, så det var uppenbart att mer forskning behövdes. 2020 samarbetade Dr Lee med AAFC-kollegan Dr Benoît Bizimungu och forskare vid Queen's University för att utföra forskning som senare belönades med American Journal of Potato Research.
I deras publikation "Inverkan av tidig mognad på motståndskraft mot värmestress i femtio sorters potatisDet framhölls att potatissorter som är kända för sin tidiga mognad i fält växte i samma takt som senare när de utsattes för värmestress i växthus, d.v.s. värmen saktade faktiskt ner deras mognadsprocess.
Studien av Dr. Lee och kollegor försökte identifiera specifika potatisgener som kan hjälpa till att förklara varför detta är fallet och mekanismerna som avgör om en potatissort kommer att mogna tidigt eller sent.
Värmestress får potatisen att reagera genom att ändra tiden det tar för den att mogna, och högre temperaturer bromsar faktiskt tillväxten.
Efter denna prisbelönta studie lanserade och ledde Dr. Lee ett nytt forskningsprojekt för att lära sig ännu mer och dyka djupare in i de genomiska mekanismerna för potatisens svar på värmestress. År 2020 identifierade han generna som reglerar värmeinducerad groning.
Potatis som odlas under varma, torra somrar har ofta en defekt som kallas "förskördeplantor" eller "värmeplantor" som kan förändra knölarnas kemiska sammansättning och minska potatisens övergripande kvalitet och säljbarhet.
I denna studie användes 18 olika sorter för att ta reda på om värmestressförhållanden enbart är orsaken till problematiska groddar. Projektet bekräftade att värmen verkligen var boven och att sortens naturliga fördröjning eller försening inte hade något att göra med om den växte under stress.
För att nå denna slutsats studerade forskarna som arbetade med Dr Li transkriptomsvaren hos värmestressad potatis. Transkriptomforskning involverar att undersöka gener, geninteraktionsnätverk och mRNA-egenskaper hos en cell för att se hur de beter sig när de konfronteras med miljöfaktorer eller sjukdomar, vilket ger en mycket djup och detaljerad titt på cellbeteende och funktion.
Studien fann att gener förknippade med dvala nedregleras i värmestressad potatis, precis som de är i efterskörd efter skörd, värmestressad potatis efter skörd, vilket indikerar att växthormonmetabolism spelar en nyckelroll för groning. Denna information kommer att visa sig användbar när det gäller att genetiskt förbättra potatissorter för grobarhet under höga temperaturer.
"Det vi hittade kommer att hjälpa bönder och förädlare att fatta bättre beslut om hur man lagrar och bearbetar värmestressad potatis", säger Xiu-Qing Li. "Det här är en utmaning som tillverkare över hela världen står inför, och det var fantastiskt att kunna bidra till vår förståelse av problemet och ge evidensbaserade rekommendationer." Studien gav viktiga insikter i valet av potatissorter att odla, hur man bäst planerar för lagring och användning av värmestressad potatis och kunskap för att hjälpa till att utveckla värmetåliga sorter i framtiden.
Eftersom klimatförändringarna hotar att ge ännu varmare och mer oregelbundet väder, föreslår Dr. Lee ytterligare utvärdering av sorter under varma sommarförhållanden och vidareutveckling av omfattande strategier för att minska risken för värmestress.
Denna forskning är ett ovärderligt bidrag för att minska risken för potatisproduktion i Kanada och runt om i världen.