คลื่นความร้อนทำให้เกิดวิกฤตละอองเกสรอย่างไร

พืชผลหลายชนิดที่เราพึ่งพาอาศัยจำเป็นต้องผสมเกสรเพื่อผลิตอาหาร แต่ความร้อนจัดสามารถทำลายละอองเกสรได้ ในโลกที่อุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีแก้ปัญหา

เมื่อเดือนมิถุนายนที่แล้ว Aaron Flansburg รู้สึกว่าอุณหภูมิพุ่งสูงขึ้นและรู้ว่าสิ่งนี้มีความหมายอย่างไรต่อการปลูกพืชคาโนลาของเขา เกษตรกรรุ่นที่ 5 ในรัฐวอชิงตัน ทางตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา ฟลานส์เบิร์กได้ปลูกต้นคาโนลาให้บานสะพรั่งในช่วงสัปดาห์ที่อากาศเย็นของต้นฤดูร้อน แต่ปีที่แล้ว ทุ่งของเขาได้รับความร้อนถึง 108F (42C) ทันทีที่ดอกไม้บาน “แทบไม่เคยได้ยินมาก่อนว่าพื้นที่ของเราจะมีอุณหภูมิเช่นนี้ในเดือนมิถุนายน” เขากล่าว

บุปผาสีเหลืองร้อนระอุ การสืบพันธุ์หยุดชะงัก และเมล็ดพืชจำนวนมากที่จะถูกอัดเป็นน้ำมันคาโนลาไม่เคยเกิดขึ้น Flansburg ให้ผลผลิตประมาณ 600-800lbs (272-363kg) ต่อเอเคอร์ ปีที่แล้ว ภายใต้สภาพอากาศที่เหมาะสม เขาสูงถึง 2,700 ปอนด์ (1,225 กิโลกรัม) ต่อเอเคอร์ 

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อการเก็บเกี่ยวที่ไม่ดี – ความร้อนและความแห้งแล้งยังคงมีอยู่ตลอดฤดูปลูก แต่ประเด็นหนึ่งเริ่มชัดเจนขึ้นสำหรับนักวิทยาศาสตร์อย่างน่าตกใจ: ความร้อนเป็นตัวฆ่าละอองเกสร

แม้จะมีน้ำเพียงพอ ความร้อนก็สามารถทำลายละอองเกสรและป้องกันการปฏิสนธิในคาโนลา  และพืชผลอื่นๆ ได้มากมาย รวม  ทั้งข้าวโพดถั่ว  ลิสงและ  ข้าว ด้วยเหตุนี้ เกษตรกรจำนวนมากจึงตั้งเป้าให้พืชผลบานก่อนอุณหภูมิจะสูงขึ้น

แต่เมื่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศเพิ่มจำนวนวันที่อุณหภูมิสูงกว่า 90F (32C) ในภูมิภาคต่างๆ ทั่วโลก และความร้อนจัดที่ยืดเยื้อเป็นเวลาหลายวัน  กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นการหาเวลาที่เหมาะสมอาจกลายเป็นเรื่องท้าทาย หากไม่สามารถทำได้

เมื่อต้องเผชิญกับอนาคตที่ร้อนขึ้น นักวิจัยกำลังมองหาวิธีที่จะช่วยให้ละอองเกสรสามารถเอาชนะความร้อนได้ พวกเขากำลังค้นพบยีนที่สามารถนำไปสู่พันธุ์ที่ทนต่อความร้อนได้มากขึ้นและสายพันธุ์ที่สามารถอยู่รอดได้ในฤดูหนาวและออกดอกก่อนที่จะเกิดความร้อน พวกเขากำลังตรวจสอบขีดจำกัดที่แม่นยำของละอองเกสรและแม้กระทั่งการเก็บเกี่ยวละอองเกสรในปริมาณมากเพื่อฉีดพ่นลงบนพืชผลโดยตรงเมื่อสภาพอากาศดีขึ้น 

ที่เดิมพันเป็นจำนวนมากของอาหารของเรา Gloria Muday นักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัย Wake Forest แห่งนอร์ธแคโรไลนาอธิบาย “พารามิเตอร์ที่สำคัญคืออุณหภูมิสูงสุดในระหว่างการทำซ้ำ” เธอกล่าว

การสร้างเมล็ดเริ่มต้นเมื่อละอองเรณูออกจากอับเรณูของอวัยวะสืบพันธ์ุเพศผู้ของพืช (เกสรตัวผู้) ตกลงบนรอยตีที่เหนียวของอวัยวะสืบพันธุ์เพศหญิง (เกสรตัวเมีย) และเริ่มที่จะเติบโตเป็นหลอด หลอดนี้เกิดจากเซลล์เดียวที่เติบโตผ่านมลทินและลงมาตามก้านที่เรียกว่าลักษณะจนกระทั่งถึงรังไข่ในที่สุด ซึ่งจะส่งสารพันธุกรรมของเมล็ดเกสรดอกไม้

การเจริญเติบโตของหลอดเรณูเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่เร็วที่สุดของการเจริญเติบโตของเซลล์ในโลกของพืช มาร์ค เวสต์เกต ศาสตราจารย์กิตติคุณด้านพืชไร่ที่ Iowa State University กล่าว “มันเติบโตได้ถึงหนึ่งเซนติเมตร (0.4 นิ้ว) ต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วมากอย่างเหลือเชื่อ” เขากล่าว

การเติบโตที่คลิปดังกล่าวต้องใช้พลังงาน แต่ที่อุณหภูมิเริ่มต้นประมาณ 90 องศาฟาเรนไฮต์ (32 องศาเซลเซียส) สำหรับพืชผลหลายชนิด โปรตีนที่กระตุ้นการเผาผลาญของเมล็ดเกสรดอกไม้จะเริ่มสลายตัว Westgate กล่าว

อันที่จริง ความร้อนไม่ได้ขัดขวางการเจริญเติบโตของหลอดเท่านั้น แต่  ในระยะอื่นๆ ของการพัฒนาละอองเกสรด้วย ผลลัพธ์: ละอองเรณูอาจไม่ก่อตัว หรืออาจแตก ล้มเหลวในการผลิตหลอด หรือผลิตหลอดที่ระเบิดได้ 

ไม่ใช่ทุกสายพันธุ์ที่ไวต่อความร้อนเท่ากัน อันที่จริง นักวิจัยยังคงใช้กลไกระดับโมเลกุลที่ช่วยให้ละอองเกสรจากพันธุ์พืชบางชนิดสามารถอยู่รอดได้ในขณะที่ละอองเกสรจากพันธุ์อื่นๆ ตายไป

ตัวอย่างเช่น การปฏิสนธิเป็นที่รู้จักกันดีว่าไวต่อความร้อนในมะเขือเทศหลายสายพันธุ์ ซึ่งเป็นพืชผลที่ในปี 2564 ครอบคลุม  พื้นที่โล่ง 274,000 เอเคอร์  (1,109 ตารางกิโลเมตร) ในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว หากอากาศร้อนเกินไป Randall Patterson ประธานสมาคมผู้ปลูกมะเขือเทศแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนากล่าว “ละอองเกสรจะเผาไหม้”.

Patterson คูณการปลูกมะเขือเทศของเขาให้ออกดอกในช่วงกลางคืนที่ยาวที่สุดที่ต่ำกว่า 70F (21C) และวันที่ต่ำกว่า 90F (32C) โดยปกติ เขามีกรอบเวลาสามถึงห้าสัปดาห์ซึ่งสภาพอากาศจะเอื้ออำนวยต่อการเติบโตประจำปีของเขาทั้งสองฤดูกาล “ถ้ามันร้อนขึ้น และถ้าเรามีคืนมากกว่า 70 องศา นั่นจะปิดหน้าต่างของเรา” เขากล่าว

Muday ศึกษาละอองเกสรจากต้นมะเขือเทศที่กลายพันธุ์ซึ่งอาจมีเบาะแสในการเปิดหน้าต่างบานนั้นไว้ ในปีพ.ศ. 2561 ทีมงานของเธอรายงานว่าสารต้านอนุมูลอิสระที่เรียกว่าฟลาโวนอลมีบทบาทสำคัญในการยับยั้งโมเลกุลที่มีออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาสูง ซึ่งเรียกว่าชนิดออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) ซึ่งอาจเพิ่มระดับการทำลายล้างที่อุณหภูมิสูงได้

ความหวังก็คือผู้เพาะพันธุ์สามารถรวมยีนเหล่านี้เข้ากับมะเขือเทศใหม่ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ตอนนี้ Muday เป็นส่วนหนึ่งของทีมจากมหาวิทยาลัยหลายแห่งที่มุ่งเป้าที่จะเปิดเผยกลไกระดับโมเลกุลและยีนพื้นฐานที่สามารถช่วยให้ละอองเกสรของมะเขือเทศทนต่อคลื่นความร้อนได้ ความหวังก็คือผู้เพาะพันธุ์สามารถรวมยีนเหล่านี้เข้ากับมะเขือเทศใหม่ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น 

ข้อมูลเชิงลึกจากการศึกษาครั้งแรกของเธอได้ช่วย Muday พัฒนามะเขือเทศที่ผลิตฟลาโวนอลในระดับสูงโดยเฉพาะ “ดูเหมือนว่าพวกมันจะรับมือกับความเครียดจากอุณหภูมิสูงได้ดีเป็นพิเศษ” เธอกล่าว

ในท้ายที่สุด Muday คาดหวังว่าพวกเขาจะพบว่าเส้นทางจากความร้อนไปสู่ความตายของละอองเกสรนั้นเกี่ยวข้องกับผู้เล่นจำนวนมากที่นอกเหนือจากฟลาโวนอลและ ROS และอาจมีเป้าหมายมากมายสำหรับการแก้ไข 

ในขณะเดียวกัน ผู้เพาะพันธุ์  มะเขือเทศ  และพืชผลอื่นๆ กำลังทำงานเพื่อพัฒนาพันธุ์ที่สามารถทนต่อความร้อนได้ดีขึ้น “ถ้าเกษตรกรในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือหรือในรัฐบนภูเขาหรือในที่ราบสูงกำลังจะปลูกถั่วและอากาศจะอุ่นขึ้น เราก็ต้องมีถั่วที่มีความทนทานต่อความร้อนมากขึ้น” ผู้เพาะพันธุ์พืชและพืชพันธุ์พัลส์กล่าว นักพันธุศาสตร์ Rebecca McGee จากแผนกบริการวิจัยการเกษตรของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ ในเมืองพูลแมน รัฐวอชิงตัน

พืชผลที่มีชื่อตามภาษาละติน  ว่า “puls”  ซึ่งหมายถึงซุปข้น ได้แก่ ถั่วแห้ง ถั่ว ถั่วเลนทิล และถั่วชิกพี พืชเหล่านี้ไม่ต้องการความชื้นมาก แต่ถ้าอุณหภูมิร้อนเกินไป ละอองเกสรก็จะถูกยกเลิก Todd Scholz รองประธานฝ่ายวิจัยของสภาถั่วแห้งและถั่วเลนทิลแห่งสหรัฐอเมริกากล่าว คลื่นความร้อนแบบเดียวกับที่ทำให้พืชผลของ Flansburg พังทลายในปีที่แล้วได้ทำลายพืชชีพจร การเก็บเกี่ยวถั่วเลนทิลและถั่วแห้งลดลงเหลือประมาณครึ่งหนึ่งของการผลิตโดยเฉลี่ย ในขณะที่ถั่วชิกพีลดลงมากกว่า 60%

หน้าแรก

เครดิต
https://PermaTea.com
https://10000012.com
https://diable-o-anges.com
https://akulahpaklan.com