Artikkelit Ilmasto, Maatalous, Ruoka, Ympäristö

Ilmastonmuutos pakottaa tutkimaan ja kehittämään kuivuutta, kuumuutta ja tauteja kestäviä viljelykasveja.

Ilmastonmuutoksen edetessä viljelykasvien on selviydyttävä kuivuudesta, lisääntyneestä hiilidioksidipitoisuudesta ja uusista leviävistä kasvitaudeis­ta – kaikesta samaan aikaan.

”Ei ole olemassa sellaista viljelykasvia, joka olisi sopeutunut sekä korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen että kuivuuteen.”

Luonnonvarakeskuksen tutkimusprofessori ja ohran genomin maailmankuulu asiantuntija Alan Schulman kuvailee tulevaisuuden peltojen monenlaisia haasteita.

Etelä-Euroopassa kuivuus aiheuttaa jo huomattavia vaikeuksia maanviljelijöille. Suomessa vesi ei ole huolestuttavin asia.

Kasvukauden sääolosuhteista on kuitenkin tullut vaikeasti ennustettavia. Vuosi 2017 oli poikkeuksellisen märkä vuosi, 2018 katastrofaalisen kuiva. Lounais-Suomessa, yhdessä tärkeimmistä viljelyalueista, kolmasosa sadosta menetettiin.

Viime aikoina Schulman ja hänen tiiminsä ovat työskennelleet vehnän sienitaudille, keltaruosteelle, vastustuskykyisen geenin parissa. Keltaruoste aiheuttaa maailmanlaajuisesti mittavia menetyksiä vehnänviljelylle. Ilmastonmuutos edistää sienen leviämistä.

Vehnän keltaruoste. (Kuva: Alan Schulman)

Kyse ei kuitenkaan ole vain sienistä tai geeneistä.

”Jos maailmanmarkkinoilla on taudin takia jopa yhdestä kahteen prosenttia vähemmän vehnää, hinnat nousevat. Suomessa ihmiset saattavat harmistua tästä, mutta seurauksena ei ole mitään muuta” Schulman sanoo.

Sen sijaan maissa, joissa on erilainen sosioekonominen tilanne, kuten Pohjois-Afrikan maissa, seurauksena ovat leipämellakat. Myös Ranskan vallankumouksen taustalla olivat suuret ongelmat vehnäsadoissa ja vehnän hinta nousi hyvin nopeast.

Ilmastonmuutos on hyvin vahvasti kytköksissä siihen, miten yhteiskuntamme toimii tulevaisuudessa. Geneettinen tutkimus etsii ratkaisuja askel askeleelta.

Schulmanin ja hänen tiiminsä löytämiä uusia resistenssigeenejä voidaan lisätä kaupallisiin vehnälajikkeisiin. Niitä voidaan saada markkinoille viidestä kymmeneen vuoden kuluessa.

Schulman tiimeineen mallintaa ominaisuuksia, joiden avulla kasvit sietävät stressiä ja huonoja olosuhteita. Kestävyyteen keskitytään monilla tieteenaloilla.

”Kaikki käyttävät kestävyys-sanaa eri tavalla. Minulle se tarkoittaa kykyä toipua haasteesta. Jos kasvi toipuu kuivuudesta ja tuottaa jonkin verran satoa vuoden lopussa, se kestää stressiä”, Schulman kertoo.

Tutkijat keskittyvät mekanismeihin, jotka mahdollistavat kasvien selviytymisen kuivuudesta.

”Analysoimme, mitä eri geenit ja niiden muunnokset tekevät ja etsimme muutoksia kasvien vasteessa.”

Kuva: Pixabay

Kasvit ovat hyvin erilaisia ja osa voi kestää hyvin kuivuutta. Esimerkiksi ylösnousemussaniainen (Pleopeltis polypodioides) voi kuihtua täysin ja sitten taas toipua.

”Saniaisesta on pitkä matka ohraan ja vehnään. Mekanismi ei ehkä ole siirrettävissä, mutta on täysin mahdollista, että kasvit kokevat voimakasta stressiä ja elpyvät.”

Schulman antaa toisen esimerkin mallasohralajikkeiden erilaisista keinoista sietää kuivuutta.

”Jotkut kuolevat, mutta jotkut uhraavat vanhimmat lehtensä, jotta nuoremmat pääsevät kehittymään. Lisäksi olemme havainneet, että ohran, vehnän ja rukiin päävarsi voi kuolla, mutta riittävän kehittymättömät sivuversot saattavat jatkaa kasvuaan. Se on joustavuuden muoto.”

Tutkijat etsivät nyt järjestelmällisesti näitä sopeutumia.

”On tärkeää tutkia näitä mekanismeja huolellisesti ja mallintaa tarkalleen, mitä tapahtuu.”

Kuva: Shutterstock.

Schulman tekee yhteistyötä Jerusalemin heprealaisen yliopiston kanssa. Hän käyttää tehokasta kuivuudentestausalustaa, joka mahdollistaa hyvin valvotun ympäristön ja kasvien reaktioiden seurannan kuivuuden eri vaiheissa.

Schulman on käyttänyt järjestelmää ohran ja härkäpavun alkioiden tutkimiseen

”Meillä on nyt dataa mittauksista, pelloilta sekä härkäpavun ja ohran juurista. Yritämme vielä selvittää, missä kuivuuden sietokykyyn vaikuttavat geenit sijaitsevat. Härkäpapu on perinteinen Välimeren alueen viljelykasvi, jota on alettu viljellä uudelleen muualla Euroopassa. ”

Schulman itse työskentelee Helsingissä, Viikin Biokeskuksessa, jossa yhteistyökumppanit ovat lähellä.

Jaakko Kangasjärven ryhmässä löydettiin avainproteiini, joka säätelee ilmarakojen sulkeutumista kasvin lehden pinnassa. Kaasujen vaihto ilman ja lehden välillä tapahtuu ilmarakojen kautta. Olen tehnyt yhteistyötä ryhmän kanssa ja hyödyntänyt heidän osaamistaan lituruohosta soveltaen sitä ohraan.”

Schulmanin ryhmä työskenteli 12 vuotta vehnän keltaruosteen kestävyyden aiheuttavan geenin parissa. Geneettiset tutkimukset ovat aina aikaa vieviä ja ilmastonmuutos etenee nopeasti. Silti Schulman on toiveikas. Kasvigenetiikka, genomiikka ja jalostus auttavat maailman elintarviketuotantoa sopeutumaan.

”Olen ennemmin optimistinen kuin pessimistinen. Ymmärrän myös, että meillä ei ole paljon aikaa. Me pääsemme perille, mutta eri asia on, ehdimmekö ilman paikallisia satotappioita.”

Schulman korostaa, että mallinnus tuottaa työkaluja myös päätöksentekijöille.

”Tavoitteenani ei ole vain ymmärtää mekanismia, vaan kehittää välineitä, joita voidaan hyödyntää päätöksenteossa. Koko 2000-luvun ajan maataloudessa on lisätty panoksia. Satotappioita on yritetty vähentää lisäämällä panoksia. Tulemme siihen pisteeseen, jolloin tämä ei ole kestävää. Tarvitsemme siis uusia työkaluja.”

 

Teksti: Marjatta Sihvonen
Sivun yläreunan kuva: Pixabay
Julkaistu Maaseudun Tulevaisuudessa 15.4.2019
Artikkeli on julkaistavissa muissa kanavissa, kun julkaisun yhteydessä mainitaan artikkelin kirjoittajan ja artikkelin julkaisijan (Luonnonvarakeskus) nimi.

Katso myös