Výskumníci Dupont Pioneer zisťujú, ako rastú zložité koreňové systémy kukurice a ako prijímajú vodu a živiny.
Každý pestovateľ chápe význam silných koreňov kukurice. Úlohou koreňov je nielen bezpečne upevňovať kukuricu v pôde. Cez korene sa prijíma vlaha a živiny, čo umožňuje rast stebla, listov a šúľkov. „Šľachtitelia kukurice pracujú na zvyšovaní výťažnosti úrodového potenciálu u hybridu, no uvedomujú si, že v záujme dosiahnutia výnosov musíme zabezpečiť takú koreňovú štruktúru, ktorá chráni a stabilizuje výnosy“, hovorí Jeff Schussler, vedecký výskumník spoločnosti DuPont Pioneer. „Najdôležitejšia je stavba koreňov.” Výskumníci spoločnosti DuPont Pioneer pracujú na vývoji lepšej koreňovej architektúry kukurice s množstvom jemných korienkov a koreňových vláskov na vstrebávanie živín tesne pod povrchom a hlbokými rozvetvenými koreňmi s prístupom k vlahe v hlbších pôdnych polohách.„Korene sú kriticky dôležité z pohľadu pevnosti rastliny ako aj príjmu vody a živín“, súhlasí Bob Sharp, profesor fytológie na Štátnej univerzite v Missouri. „Pracujeme na tom, aby sme lepšie pochopili, čo reguluje vývoj koreňov kukurice“.
Komplikovaný systém
Korene sú zložité. Výskumníci nerozumejú vývoju koreňov tak, ako by si priali. „Keďže sú pod zemou, ťažko sa pozorujú“, hovorí Sharp.„Rastlina kukurice má asi 20 listov, no desiatky až tisícky jemných korienkov“, poznamenáva Jonathan Lynch, profesor rastlinnej výživy na Štátnej univerzite v Pennsylvánii. „Nevložili sme rovnaký objem práce do pochopenia kukuričných koreňov ako v prípade listov a šúľkov“. Pochopenie rastu koreňov je kľúčom k zvýšeným výnosom. Keď rastlina vydáva viac energie na rast koreňov, spravidla jej zostane menej energie na tvorbu zŕn. „Keď hovorím o koreňoch kukurice, mám na mysli to, že potrebujeme zvislé, účinné a hlboké korene“, hovorí Lynch. „V prvom rade od nich potrebujeme, aby rástli rýchlo smerom nadol do pôdy než ako prvotne do strán (zvislo rastúce). Za druhé, musia rásť tak, aby ich rast vytváral na rastlinu čo najmenší nápor, pri metabolickej rýchlosti, ktorá rastlinu nevyčerpá a neobmedzí tvorbu šúľkov. Určité anatomické znaky dokážu pre rastlinu zachytiť živiny účinnejšie. Nakoniec potrebujeme schopnosť ísť do hĺbky za vodou, ak to vyžadujú podmienky“.Lynch tvrdí, že experimenty zamerané na zníženia metabolickej záťaže spôsobenej rastom koreňov za sucha môžu viesť až k osemnásobne vyššej výnosnosti ako pri rastlinách, ktoré vydávajú príliš veľa energie na rast koreňov.
Genetika udržuje rozmanitosť koreňov
Genetika kukurice obsahuje obrovskú rozmanitosť z hľadiska stavby a vývojových funkcií koreňov. Lynch poznamenáva, že je tak poskytnutá vynikajúca príležitosť dozvedieť sa viac o vlastnostiach koreňov a zlepšiť ich. „Korene kukurice môžu byť vzhľadom na orientáciu rastu hlboké alebo plytké, môžu byť husté alebo riedke a môžu mať veľa alebo málo koreňových vláskov“, hovorí Lynch. „Je oveľa väčší rozdiel medzi vzhľadom rastliny kukurice pod zemou ako nad zemou.”Sharp súhlasí, že nie všetky korene sú rovnaké. Kým rast hlavného koreňa a nodálnych koreňov pokračuje aj pri vysychaní pôdy, rast postranných koreňov sa môže zastaviť. Výskumníci si kladú otázky, ktoré korene musia rásť efektívnejšie a kedy s prihliadnutím na celý rad podmienok prostredia, ktorým musí rastlina čeliť počas vegetačného obdobia. „Vieme, že spôsob, akým nodálne korene reagujú na suchú pôdu, je kriticky dôležitý pre úrodu“, hovorí Sharp. „Keď povrchová pôda vysychá, novo vznikajúce korene budú musieť rásť hlbšie, aby sa dostali k vlahe. Hlbšie korene však nie sú vždy lepšie, pokiaľ nemusíte riešiť problém sucha“.Sharp spolu s kolegami skúma korene v laboratóriu aj na poli, pričom využíva fyziológiu a genomiku na pochopenie toho, čo iniciuje rast nodálnych a hlavných koreňov pri vysychaní pôdy.
Rozsiahly stres z nedostatku vlahy
Takmer všetky lokality v USA, kde sa pestuje kukurica, zažijú každý rok stres spôsobený nedostatkom vody, poznamenáva Lynch. Stres má podobu od riadneho dlhotrvajúceho sucha až po sporadické či periodické obdobia nedostatku vlahy.„Ide o najvýznamnejší faktor obmedzujúci výnosy pre pestovateľov“, tvrdí. „Môže sa stať, že z moderného hybridu získame menej ako polovicu jeho potenciálu, a to hlavne kvôli vodnému stresu. Keďže vo výskyte zrážok a v klimatických podmienkach dochádza k zmenám, budeme musieť uvažovať o spôsoboch obmedzenia dopadu týchto stresujúcich faktorov“. Spoločnosť DuPont Pioneer vyvinula hybridy Optimum® AQUAmax®, ktoré zlepšujú výkonnosť kukurice v takýchto prostrediach s nedostatkom vlahy. Prirodzená genetická variácia poskytuje vyšší výnosový potenciál v podmienkach s obmedzeným množstvom vlahy. Spoločnosť DuPont Pioneer pracuje na charakterizácii koreňovej architektúry týchto hybridov s cieľom zistiť spôsob akým sa im darilo. To napomôže k vylepšeniu koreňov v nových hybridoch.
Mapovanie spôsobu príjmu vlahy
„Využívame virtuálnu fenotypizáciu koreňov“, uvádza Schussler. „Do pôdy umiestňujeme sondy a meriame absorpciu vody, na základe čoho vieme zistiť, kde sa nachádzajú korene. Jeden hybrid môže za jeden deň narásť o 2,5 cm, kým druhý narastie o 3,75 cm“.Cieľom je nájsť také znaky, ktoré pomôžu hybridom Optimum® AQUAmax®rásť, kvitnúť a prinášať úrodu aj pri obmedzených zdrojoch vody.„Keď rastlinám do tvorby kvetov a kvitnutia narastú korene do hĺbky, majú lepšiu šancu dostať sa k vode v priebehu tohto kritického štádia vývoja“, hovorí Schussler.Sharp dodáva, že keď pôda vysychá, korene radšej vyhľadávajú vlahu ako živiny.„Zisťujeme, že ‘plastické’ alebo ohybné korene lepšie plnia úlohu udržiavať príjem vody a živín za nie úplne ideálnych a stresujúcich podmienok“, hovorí Sharp. „Je komplikované dosiahnuť rovnováhu. Ako môžeme zistiť, optimálny príjem živín vyžaduje jeden typ koreňovej stavby, kým optimálny príjem vody iný.
DOBRE ZAKORENIŤ
Pestovatelia môžu prijímať rozhodnutia, ktoré vplývajú na výkon a vlastnosti koreňov. Tu je niekoľko rád.
Ochrana pred larvami hmyzu napomáha lepšiemu zdravotnému stavu a efektívnejšiemu rastu koreňov.
Živiny a hormóny
Moderné hybridy môžu počas generatívnej fázy rastu vyžadovať väčšie množstvo dusíka, hovorí Schussler. Dôvodom môže byť architektúra koreňov ako aj biochemické odozvy v rastline.Korene, ktoré rastú rýchlo do hĺbky majú prístup k väčšiemu množstvu dusíka ako tie, ktoré vyčnievajú nad zem. „Zlepšenie príjmu dusíka už len o 10 percent by ušetrilo pestovateľom asi 300 miliónov dolárov ročne, nehovoriac o vplyve na životné prostredie”,hovorí Lynch. V prípade kukurice sú regulátormi rastu voda, dusík a fosfor, poznamenáva. Kým voda a dusík sa v pôde pohybujú, fosfor je spravidla nepohyblivý prvok.Rast koreňov a ich tvary sú navyše regulované hormónmi, čo je jedna z oblastí, ktoré skúma Sharp. Zdá sa, že prítomnosť jedného konkrétneho hormónu reguluje rast kukurice bez ohľadu na stavbu koreňov.„Keď koreňom chýba vlaha, tohto hormónu pribúda“, hovorí. „Môže brániť nadzemnej časti rastliny v raste a presmerovať energiu do vývoja koreňov“. Tento hormón je jedným z mnohých, ktoré ovplyvňujú vývoj kukurice nad zemou i pod zemou.
Zostáva ešte veľa práce
„Stále sa máme čo učiť“, vysvetľuje Schussler. „Reakcia koreňov na suché zóny môže byť nepredvídateľná. Vieme, že niektoré hybridy reagujú rozmanito, niektoré zvládajú stres lepšie. Usilujeme sa o vývoj koreňových systémov, ktoré efektívnejšie získavajú a zužitkovávajú vodu“.„Čaká nás ešte kus cesty, kým pochopíme korene kukurice“, súhlasí Lynch. „Musíme zistiť, aké znaky sú skutočne podstatné pre konkrétne podmienky rastu a pracovať na ich zahrnutí do vhodných hybridov“.
Ing. Marek Jakubec
Pioneer Hi‑Bred Slovensko
marek.jakubec@pioneer.com
