211service.com
Wymyślanie ryżu na nowo dla świata zmienionego przez zmiany klimatyczne
Genetyk roślin z UC Davis, Pamela Ronald, chce stworzyć odmiany ryżu, które będą w stanie przetrwać w trudniejszych warunkach, w tym w częstszych suszach. 4 maja 2017 r.
Molly Matalon
Pamela Ronald stoi przed dwoma rzędami roślin ryżu wyrastających z czarnych plastikowych doniczek w dusznej szklarni na skraju kampusu Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis.
Naukowcy z laboratorium genetyki roślin Ronalda głodzili trawy na ponad tydzień. Te po prawej, kontrola w trwającym eksperymencie, żółkną i zapadają się. Liście sąsiednich roślin, wyposażone w dodany gen, są grube, wysokie i zielone.
Istnieje nadzieja, że te lub podobne zmiany genetyczne mogą pomóc ryżowi i innym uprawom przetrwać niszczycielskie susze, zapobiegając niedoborom żywności w niektórych najbiedniejszych częściach świata. Ronald, szczupła naukowiec z krótkimi brązowymi włosami, uśmiecha się, spoglądając na wczesne wyniki.
Ostatnie trzy dekady spędziła pracując nad produkcją ryżu, podstawowego pożywienia dla ponad połowy światowej populacji, bardziej odpornego na stres środowiskowy. Była głównym graczem w jednym z największych ostatnich sukcesów w genetyce roślin, wyizolowała gen, który pozwala ryżowi przetrwać długie okresy powodzi. To ogromne wyzwanie w nizinnych częściach Azji, co roku w samych Indiach i Bangladeszu wymazuje około czterech milionów ton ryżu. Dziesięć lat po odkryciu jej laboratorium ponad pięć milionów rolników uprawia odmiany ryżu z tak zwanym genem Sub1, które obejmują ponad dwa miliony hektarów w całej Azji.
Najnowsze badania mogą mieć jeszcze większe znaczenie, ponieważ zmiany klimatyczne zwiększają częstotliwość i intensywność susz na dużych obszarach Ziemi, zagrażając bezpieczeństwu żywnościowemu i stabilności całych narodów. Liczba ekstremalnych susz może podwójnie pod koniec stulecia dewastujące pola i rolników w całej Azji Południowej i Afryki Subsaharyjskiej .
Praca Ronalda stanowi mocne oświadczenie o potencjale nowoczesnych narzędzi genetycznych w zakresie ochrony źródeł utrzymania i życia, oferując kontrnarrację wobec powszechnych obaw i zniekształceń związanych z genetycznie modyfikowanymi uprawami (patrz: Dlaczego będziemy potrzebować genetycznie modyfikowanej żywności). To skupienie się na genach w naszym jedzeniu odwraca uwagę od naprawdę, naprawdę ważnych kwestii, mówi. Jak możemy ograniczyć stosowanie toksycznych środków? Jak możemy nakarmić biednych i niedożywionych? Skąd możemy mieć pewność, że rolnicy mają dostęp do nasion, a konsumentów stać na produkowaną żywność?
Pamela Ronald ma kontakt z rośliną ryżu.
Kwiaty górskie
Ronald dorastał w San Mateo w Kalifornii. Jej matka była utalentowaną ogrodniczką i kucharką. Jej ojciec był biznesmenem, który jako dziecko uciekł z nazistowskich Niemiec.
Wiele lat po przybyciu do Kalifornii zbudował chatę o powierzchni 500 stóp kwadratowych w południowym Lake Tahoe, gdzie jego rodzina spędzała letnie wakacje. Pewnego upalnego dnia, kiedy miała około 15 lat, Ronald i jej bracia wędrowali stromą ścieżką do High Sierra. W siodle natknęli się na parę unoszącą się nad książką. Byli parą profesjonalnych botaników, którzy katalogowali kwiaty. Polubiła rośliny od czasu, kiedy spędzała z matką w ogrodzie i kuchni, ale to był pierwszy raz, kiedy zdała sobie sprawę, że pracując z nimi można zarabiać na życie.
Pod koniec lat 80., podczas studiów doktoranckich na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, Ronald zaczął pracować z papryką i pomidorami. Ale kiedy rozpoczęła pracę podoktorancką, postanowiła skupić się na ryżu, zdając sobie sprawę, że nawet niewielkie postępy w tolerancji na stres w przypadku tak krytycznej uprawy mogą pomóc wielu ludziom. Pomidory i papryki są ważne do sałatek, ale chciałam popracować nad kolacją – mówi. Chciałem pracować nad podstawową uprawą żywności, chciałem przejść do czegoś ważniejszego.
Ronald przybył na UC Davis jako adiunkt w 1992 roku. Jej małe, kwadratowe biuro nosi ślady pracy, którą wykonuje od tamtej pory, w tym azjatyckie gobeliny, ilustracje i okładki artykułów z czasopism oraz ułożone kopie „ Stół jutra: rolnictwo ekologiczne, genetyka i przyszłość żywności, „książka z 2008 roku, którą napisała wraz z mężem Raoulem Adamchakiem, który uczy rolnictwa ekologicznego” w UC Davis .
Prace Ronalda nad odpornym na powódź ryżem rozpoczęły się w połowie lat 90. jako finansowana przez Departament Rolnictwa USA współpraca z kolegami z UC Davis. W ciągu dekady zespół zidentyfikował i wyizolował gen Sub1 w starożytnej, ale niepopularnej indyjskiej odmianie ryżu, znanej jako landrace, która umożliwia mu przetrwanie nawet po zanurzeniu pod wodą na ponad dwa tygodnie. Od tego czasu filipiński Międzynarodowy Instytut Badań nad Ryżem, wspierany ponad 70 milionami dolarów z Fundacji Billa i Melindy Gates, wyhodował ten gen w 10 popularnych azjatyckich odmianach ryżu. Z kolei organizacja non-profit przekazała nasiona rolnikom w Indiach, Bangladeszu, Indonezji, Nepalu i innych krajach.
Ryż jest trudną uprawą, wymagającą dużo pracy i dużej ilości wody. Za dużo wszystkiego na raz go zabija, ale robi też za mało. Wystarczy tydzień bez deszczu, aby znacznie zmniejszyć plony na pagórkowatych obszarach uprawy ryżu.
Wyzwania związane z produkcją ryżu mogą tylko pogorszyć się w wielu obszarach, ponieważ zmiany klimatyczne podnoszą temperatury, zmniejszają opady w niektórych miejscach, a w innych zwiększają powodzie lub wzrost poziomu morza.
W scenariuszu z wysoką emisją gazów cieplarnianych plony ryżu byłyby prawie o 15 procent niższe niż oczekiwano w połowie stulecia, a ceny byłyby o 30 procent wyższe, według Raport 2015 w pismach dotyczących badań środowiskowych.
Zmiana praktyk rolniczych i nawozowy wpływ zwiększonego poziomu dwutlenku węgla mogą zrównoważyć niektóre z tych wpływów na klimat. Ale utrzymanie plonów w wielu obszarach stanie się znacznie trudniejsze i droższe, a bogate narody będą miały znacznie większe możliwości niż biedne, aby dokonać niezbędnych zmian, mówi Keith Wiebe, starszy pracownik naukowy w Międzynarodowym Instytucie Badań Polityki Żywnościowej.
Uprawy zmienione w celu przetrwania trudniejszych warunków środowiskowych będą kluczowym narzędziem pomagającym drobnym rolnikom, którzy produkują w bardziej tropikalnych środowiskach, którzy będą najbardziej narażeni na wstrząsy klimatyczne, mówi Alain de Janvry, ekonomista UC Berkeley.
Prace w laboratorium Ronalda nad odpornymi na suszę odmianami ryżu są we wczesnej fazie. Odmawia omawiania szczegółów, w tym podstawowego podejścia, dopóki nie przeprowadzą dodatkowych eksperymentów w celu zweryfikowania wstępnych wyników i opublikowania swoich wyników.
Inni naukowcy dookoła świata ścigają się również w celu opracowania upraw odpornych na suszę i osiągnęli już pewne postępy, w tym: spraye , hybrydy , oraz zmiany genetyczne które pomagają roślinom przejść w tryb oszczędzania wody przy wcześniejszych oznakach problemów lub w inny sposób umożliwiają roślinom przetrwanie przy mniejszej wilgotności.
Jednak, aby stawić czoła rosnącym wyzwaniom, konieczne będą większe postępy, a tolerancja na suszę jest trudnym problemem. Cecha na ogół obejmuje różne geny i szlaki komunikacji komórkowej. Bardzo ważne jest, aby wszelkie ulepszenia nie odbywały się kosztem plonów, smaku i innych cech ważnych dla rolników i konsumentów. I wydaje się, że istnieją twarde granice tego, ile można kiedykolwiek osiągnąć, ponieważ wszystkie rośliny potrzebują wody.
Pochmurny
W pochmurną sobotę pod koniec kwietnia Ronald stanął na scenie na ceglanym placu na skraju Zatoki San Francisco, przemawiając do uzbrojonych w znaki tłumu zebranego na Marszu dla Nauki. Nauka opiera się na danych, a nie na alternatywnych faktach, powiedziała, zatrzymując się na oklaski na końcu większości zdań. Nauka nie jest bufetem, w którym ludzie mogą wybierać te części, które im się podobają, a resztę wyrzucać.
Ale ludzie oczywiście to robią. Najsłabszym aplauzem w jej przemówieniu wygłoszonym przed tłumem, zebranym głównie w celu protestu przeciwko zaprzeczeniu przez administrację Trumpa nauki o klimacie, było stwierdzenie, że nauka poprawiła owoce, warzywa i orzechy w Kalifornii. Innymi słowy, kiedy poświęciła chwilę, aby docenić dziedzinę, która może pomóc w rozwiązaniu niektórych problemów wynikających ze zmieniającego się klimatu. To był typowy Ronald, zdeterminowany, by stwierdzić, dokąd według niej prowadzi nauka, bez względu na publiczność. Uprawy modyfikowane genetycznie stały się niezwykle kontrowersyjne, szeroko przedstawiane jako lekkomyślne próby majstrowania przy Matce Naturze dla wyłącznej korzyści konglomeratów nasion. Ale Ronald twierdzi, że nauka pokazuje, że były one zarówno bezpieczne, jak i korzystne. Ona publicznie sparował z Union of Concerned Scientists w tych kwestiach, zasugerował, że Greenpeace był: błędna interpretacja danych , i skrytykował na tych stronach przepisy stanu Vermont dotyczące etykietowania GMO (zobacz How Scare Tactics on GMO Foods Hurt Everybody). Przyjmowanie roli publicznej twarzy na boisku oczywiście przysporzyło jej krytyków. GMOWatch nazwał ją propagandystą GMO i upajał się podkreślaniem, że jej laboratorium wycofało parę dokumentów w 2013 roku, z powodu źle oznakowane szczepy bakteryjne i błędny test. (Inni chwalony laboratorium do odkrycia własnego błędu i podejmując trud poprawić zapis.)
Największe obawy związane z GMO koncentrują się na roślinach transgenicznych, takich jak soja czy kukurydza, które są modyfikowane obcym genem bakteryjnym, który umożliwił wykorzystanie Monsanto Podsumowanie herbicyd.
Powiązana historia
Czytaj dalej Zmiany klimatyczne sprawią, że coraz trudniej będzie Nakarmić świat. Uprawy biotechnologiczne będą miały niezbędną rola w zapewnieniu że wystarczy jeść. Ale badania Ronalda podkreślają szerszą definicję i obietnicę zmian genetycznych. Ryż Sub1 ominął wszelkie sprzeciwy wobec GMO, ponieważ chociaż wymagał narzędzi współczesnej genetyki do izolacji i ekspresji genu, nie przenosi żadnego DNA nieryżowego. Cecha z jednej odmiany ryżu została dodana do innych za pomocą nowoczesnych metod hodowlanych, przyspieszonych analizą DNA potomstwa, aby uniknąć fałszywych ścieżek.
Ronald zauważa, że każda większa uprawa żywności została zmieniona przez ludzkie ręce w taki czy inny sposób. A niektóre z najważniejszych postępów w przyszłości, aby poprawić plony, odżywianie, tolerancję środowiskową lub biopaliwa, mogą być możliwe tylko dzięki coraz bardziej wydajnym technologiom edycji genów, takim jak TALEN i CRISPR.
To, co powinno mieć znaczenie dla prawodawców, regulatorów lub krytyków, to nie to, które narzędzie zostało wyciągnięte z ciągle rozwijającego się zestawu narzędzi genetycznych, ale czy wywarło pozytywny lub negatywny wpływ na zdrowie ludzkie lub środowisko. W tym momencie mamy cztery dekady osiągnięć w inżynierii genetycznej w roślinach, medycynie i serze, bez żadnych dowodów na szkodę, mówi Ronald.
Niebezpieczeństwo polega na tym, że nieuzasadnione obawy mogą pojawić się kosztem złagodzenia prawdziwego ludzkiego cierpienia, jeśli błędne przepisy spowolnią naukę lub protesty zapobiegać nasionom i uprawom od dotarcia do rolników i konsumentów, którzy ich najbardziej potrzebują. Dla Ronalda prawdziwym celem powinien być zrównoważony rozwój w najszerszym znaczeniu, stosowanie dowolnej kombinacji hodowli, rolnictwa ekologicznego lub technologii genetycznych pomaga nam wyżywić rosnącą populację bez zwiększania kosztów środowiskowych.
Musimy tworzyć politykę opartą na dowodach i szerszym rozumieniu rolnictwa, mówi Ronald. Rolnicy stoją przed prawdziwymi wyzwaniami i musimy być zjednoczeni w wykorzystaniu wszystkich odpowiednich technologii, aby sprostać tym wyzwaniom.