H2020 AgroPHYS Proiektua: Landareek lehortea nola gainditzen duten estomen funtzioa kontrolatuz ulertzea: aplikagarritasuna eta nekazaritzan duten eragina
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2017 -2020
- Esleitutako Aurrekontua 263.440,8 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea AgroPHYS
Lehorteak galera ekonomiko handiak eragin ditzake produktibitatearen jaitsieraren ondorioz. Beraz, AgroPHYS-en emaitzetatik landareek lehorteari nola aurre egiten dioten jakiteko ikuspegi berriek eragin handia izango dute nekazaritzan uraren erabilera optimizatuz eta baita azken produktuaren kalitatea hobetuz galera ekonomiko horiek murrizteko ere. Adibidez, nekazaritzan, Defizit Ureztatze Arautua izeneko ureztatze estrategia bat dago, gure laboreak bere fase fenologiko bakoitzean behar duen ura zehazki aplikatzean oinarritzen dena, jakina baita laborea dagoen fasearen arabera lehortearekiko erresistentzia txikiagoa edo handiagoa izango duela.
Estrategia hauek asko optimiza daitezke erresistentzia desberdin hauen atzean dagoen ezagutza fisiologikoa hobetuz etapa fenologiko desberdinetan. Gainera, ezagutza honek landareen sentsoreen irteerak testuinguru fisiologiko batean kokatzeko aukera emango digu, aldagai fisiologiko horiek denboran zehar kontrolatzeko eta sarrera gisa erabiltzeko aukera emanez, landareen klima-aldaketaren iragarpenak hobetzeko, eredu mekanistikoen bidez, eta probatzeko hipotesi berriak emateko. Hala ere, hori posible izango da fisiologoen eta agronomoen arteko komunikazio ona badago ureztatze estrategiak hobetzeko, haien eta ingeniarien eta enpresen artekoa nekazaritza teknologien kostuak minimizatzeko, eta haien eta matematikarien eta modelatzaileen artekoa mekanismo fisiologikoak ekuaziotan itzultzeko.
Irteera Fasean lortutako lehen emaitzak hauek izan ziren: 1) teknika optikoa erabili zen lehen aldiz olibondo-landare oso eta osorik dauden sustraietan, zurtoinetan eta hostoetan xilemaren enboloen eraketa aldi berean kontrolatzeko; (2) sustraiak identifikatu ziren enbolia horien eraketaren aurrean erresistenteenak ziren organo gisa, aurreko ikerketek sustraiak ehun zentralak (zurtoinak) baino ehun zaurgarriagoak zirela adierazten zuten bitartean; eta (3) erresistentzian aldakortasun nahiko handia aurkitu zen gizabanakoen artean, ehunen artean eta ehunen barruan.
Landareen hidraulikaren eragina estomen funtzioan ikerketa honetan ebaluatu ez denez, esperimentu espezifiko bat ere egin zen olibondoetan, lurzorutik hostorako bide hidraulikoa dinamikoa edo estatikoa den zehazteko estomen itxieran. Emaitzen artean hauek zeuden: (1) lurzorutik hostoetarako bide hidraulikoak banatzeko metodo hidrauliko berri baten garapena, eta (2) lehorte moderatuan sustraien ur-garraio-ahalmenaren jaitsiera ikusi zen, estomen irekiera mugatzeko seinale hidrauliko gisa funtzionatu zuena, landareari ura kontserbatzen eta lehortzen ari zen lurzorutik isolatzen lagunduz.
AgroPHYS-ekin zuzenean lotuta, olibondo genotipo desberdinekin lan eginez, ezaugarri hidraulikoek lehortearen ondorio negatiboetatik landareak babesteko erabakigarriak izan daitezkeen ezagutza zabaltzen ari gara. Gainera, AgroPHYS-en aplikazio-ikuspegia ere jorratu zen ureztatze-kudeaketarako tresna sendo eta fisiologikoak garatuz, eta horrek frogatu zuen AgroPHYS-en hiru ikerketa-eremu nagusien konbinazioa ez dela posible bakarrik, baizik eta ezinbestekoa dela nekazaritzan uraren erabilera optimizatzeko. AgroPHYS-en emaitza zuzen hauez gain, eta sinkrotroi bidezko kanpainetan parte hartzeari esker, frogatu genuen teknika optikoa teknikak hidrauliko eta mikrotomografia bezain eraginkorra zela ur-estresaren erresistentzia hidraulikoaren atalaseak neurtzeko.
Sarrerako Fase osoan, esperimentuek batez ere Irteerako Fasean eskuratutako landareen fisiologiako ezagutza berria IRNAS-CSICeko 'La Hampa' lorategi esperimentalean aplikatzean zentratu ziren. Sei fruta-arbola espezie fisiologikoki karakterizatu ziren sakonki eta sentsore meteorologiko, lurzoru eta landareekin monitorizatu ziren.
AgroPHYS-en emaitza orokorren laburpen gisa, esan dezakegu (1) nekazaritza-espezieen ur-estresarekiko erresistentzia ezagutzea ezinbestekoa dela aldaketa globalaren testuinguru batean; (2) Hala ere, ur-estres maila horiek ez lirateke fruta-arbolen sagastietan lortu behar eta, hain zuzen ere, landareek estomak itxiz saihesten dute; (3) Itxiera estomatologiko honen ondoriozko produktibitate-mugak lurpeko ura xurgatzeko gaitasunarekin lotuta daudela dirudi; eta (4) fruta-soroetako ur-estresaren monitorizazioa egiteko estomen konduktantzia izan beharko litzatekeela erakusten dugu.
Emaitza hauen ustiapena eta zabalkundea hainbat Xilema Bilera Nazioartekoetan aurkeztuz, Tasmaniako Unibertsitatean eta Espainiako Ikerketa Zentroetan egindako mintegietan, Bayreuth-eko Unibertsitateko (Alemania) lurzoru-zientzialariekin lankidetza bat hasiz eta goi-mailako aldizkarietan hainbat artikulu argitaratuz jorratu da, gure ondorioei laguntza gehigarria emanez.
Gaur egun, krisi global bat jasaten ari gara, non munduko biztanleriaren hazkundeak eta, ondorioz, elikagaien eskariaren hazkundeak nekazaritza premiazko testuinguru batean jartzen duen, elikagai horiek ekoiztu beharko baititu ekoizpen horretarako behar den ura alferrik galdu gabe. Gainera, klima-krisiak eta gero eta ur-eskasi handiagoak, nekazaritzarako uraren erabilerak eskuragarri dagoen ur gezaren % 80 arte hartzen baitu, ezinbesteko egiten dute nekazaritza-jardunbideak hobetzea eta ureztatze-estrategia eraginkorragoak garatzea.
Lehorte gertakariek, gero eta maizago eta larriago bihurtzen ari direnak, landareen ur-estresak eragiten ditu, landareen ur-eskuragarritasun txikiari ematen zaion erantzun funtzional eta estrukturala, eta horrek laboreen produktibitatea murrizten du. Beraz, nekazaritzako landare-espezieen lehorte-tolerantziak duen eragina, mekanismoak eta oinarrizko ezaugarriak ulertzea ezinbestekoa da ureztatze-estrategien eraginkortasuna handitzeko eta produktibitatea hobetzeko. Honek gizartean duen eragina zuzena da eta Europaren lehentasun nagusiak dira: nekazaritza optimizatzea klima aldakor batean, uraren eskuragarritasuna murriztua eta biztanleria hazten ari den honetan.
AgroPHYS proiektuak hiru ikerketa-arlo garrantzitsu konbinatzea du helburu (diagrama erantsita) premia larri honi aurre egiteko: landareek lehortearekiko duten erantzunaren mekanismo fisiologikoen oinarrizko ulermena, landare-sentsoreak erabiltzea erantzun horiek denbora errealean kontrolatzeko, eta aldaketa globalak landareetan duen eragina aurreikusteko eta probatzeko hipotesi berriak emateko eredu fisiologikoen ezarpena.
Ekintzaren ondorioak honela laburbil daitezke: (1) olibondo-landareak deshidratatzen diren heinean sistema baskularrean aire-blokeoaren eraketa in vivo bistaratzeko teknika optikoa erabiltzeak, sustraiak zirela disfuntzio hidraulikoarekiko erresistenteenak ziren organoak frogatzea ahalbidetu zuen; (2) Erabiltzeko erraza eta kostu txikiko teknika optiko honekin lortutako emaitzak bat datoz teknika hidrauliko ohikoenekin eta bereizmen handiko sinkrotroian oinarritutako teknikekin; (3) Olibondoetan ur-estres maila moderatuetan, estomen irekiera-mugak lurzoruaren eta sustraien arteko eroankortasun hidraulikoaren gutxitzearekin lotuta daudela dirudi; (4) Hostoetan azido abszisikoa ekoiztea ezinbestekoa da hodiak aire-blokeoen eraketatik babesteko, estomen itxiera eragiteko funtsezko zeregina baitu; eta (5) eredu mekanistikoen eta hostoen turgorearen presio-sentsoreen konbinazio batekin, fruta-arbolen espezieen estomen eroankortasunaren monitorizazio automatikoa eta jarraitua posible da, eta horrek fruta-arbolek erabiltzen duten ura hobetuko du.
Lurreko landareek lehortea lehen aldiz kolonizatu zutenetik egin dute aurre lehorteari. Lehortea da ur-estresaren kausa ohikoena, landareek ur eskasiari ematen dioten erantzun funtzional eta estrukturala. Nekazaritzako landare-espezieen lehorte-tolerantziak duen eragina, mekanismoak eta oinarrizko ezaugarriak ulertzea ezinbestekoa da produktibitatea hobetzeko, eta, gainera, Europako lehentasun garrantzitsu bat da (SFS-01-2016): nekazaritza optimizatzea klima aldakor batean, uraren eskuragarritasuna murriztua eta biztanleria hazten ari den honetan.
Behar premiazko honi aurre egiteko, lehenik eta behin estomek hostoetako gas-trukea nola erregulatzen duten ulertu behar da, estomak baitira ur-estresaren pean dauden laboreen fotosintesiaren muga nagusia. Estomen erregulazioaren eragile nagusiak seinale hidraulikoak eta ez-hidraulikoak edo hormonalak dira. Beraz, AgroPHYSek seinale horiek nola elkarreragiten duten ikertzea proposatzen du, landareak lehortze kaltegarritik babesteko. Proiektu honek ezagutza fisiologikoa sortuko du UTASen hainbat teknika esperimentaletatik abiatuta, eta fisiologian oinarritutako eredu bati eta landareetan oinarritutako sentsore automatiko bati aplikatuko dio IRNAS-CSICen ureztatzearen kudeaketa eta ikerketa gidatzeko.
AgroPHYS-en helburuak hauek dira: (i) landareen estomen erantzunetan seinale hidrauliko eta hormonalen garrantzi erlatiboa eta koordinazioa ebaluatzea, lehorteari eta suspertzeari dagokionez, eta (ii) ezagutza hori aplikatzea, eredu mekanistiko bat eta landare-sentsore bat erabiliz, nekazaritzako landare-espezieen produktibitatea ur-kontsumoarekiko aurreikusteko, uraren erabilera-estrategia desberdinak dituztenetan.
Irteten ari den ikerketa taldea ikerketa fisiologikoaren abangoardian dago, eta ikaskuntza-inguruneak onura handiena emango dio hautagaiari eta mundu osoko ikertzaileekin elkarreragiteko aukera bikainak emango dizkio. Trebetasun eta ezagutza horiek IRNAS-CSICera transferituko dira berriro, landareen funtzioari buruzko ikerketa zientifikorako ez ezik, nekazaritza zehatzerako eta ureztatzearen kudeaketa optimorako ere funtsezko datuak emanez.
Munduko biztanleriaren hazkunde-tasak nekazaritza-ekoizpenaren edozein hazkunde baino askoz handiagoa da. Nekazaritzak ezin dio eutsi, eta arrazoi nagusietako bat uraren eskuragarritasuna da. 2050erako aurreikusitako biztanleria asetzeko, nekazaritzak gaur egun baino % 70 ur gehiago beharko du. Hala ere, ur hori, oro har, ez da eskuragarri egongo. Munduko leku askotan, Europa barne, uraren eskuragarritasuna murriztu egiten ari da klima-aldaketaren ondorioz. Herrialde idor eta erdi-idorretan, nekazaritzak dagoeneko eskuragarri dagoen ur gezaren % 80 inguru kontsumitzen du, eta are gehiago kontsumituko du klima-aldaketak indarra hartzen duen heinean. Beraz, nekazaritza eraginkorragoa izan behar da. Europarrek beren uztak ureztatzen hasi beharko dute, eta zehatz-mehatz ureztatu.
Hala ere, egungo ureztatze-kudeaketa praktikak mugatuak dira lehorte-baldintzetan laboreen ur-kantitate optimoak zehazteko orduan. Ureztatze metodo berriak beharko dira. Hori lortzeko, beharrezkoa izango da labore-landareek lehorteari ematen dioten erantzun fisiologikoa guztiz ulertzea.
Ur-estresak eta lehorteari erantzutea. EBk finantzatutako AgroPHYS proiektuak erantzun hori ikertu zuen eta sentsore mekanikoak erabili zituen denbora errealean kontrolatzeko. Ikerketa Marie Sklodowska-Curie programaren laguntzarekin egin zen. Landareek lehorteari ematen dioten erantzun fisiologikoa aztertzeko gakoa estres hidrikoaren kontzeptua da. Funtsean, horrek esan nahi du landarea egarri dela baina ez duela nahikoa ur lortzen.
Orduan, landarea ez da modu optimoan haziko. «Ureztatzeko programazio zehatza egiteko, ezinbestekoa da landareen ur-estresaren adierazle onena izatea», azaldu du Celia Rodríguez Domínguez proiektuaren koordinatzaileak. "Horrek adieraziko luke zenbat ur erabili behar den ureztatzeko eta noiz." Ur-estresaren kontrola hobetzea Hala ere, ur-estresaren ulermena konplikatua da. Ohiko monitorizazio-gailuak anbiguoak dira eta zailak dira erantzun fisiologiko espezifikoekin lotzea.
Gaur egungo adierazle gehienak ez dira asegarriak. Hobeto bat aurkitzeko, AgroPHYSeko ikertzaileek aurretik zeuden landareen monitorizazio tresna sorta bat erabili zuten prozesu fisiologikoak zehazteko. Garrantzitsuenak eta berritzaileenak olibondo-landareen sistema baskularrean aire-burbuilak nola sortzen diren kontrolatzeko erabiltzen ziren kamera eta mikroskopio bereziak izan ziren, landareak deshidratatzen direnean. Horrez gain, taldeak rehidratazio teknika konbinazio berritzaile bat garatu zuen, lurzoruko sustraitik hostoraino uraren mugimendua neurtzeko erabiltzen dena.
Behaketa hauetatik eratorritako ikuspegi fisiologiko berriak izan ziren proiektuaren emaitza esanguratsuenak. Beste emaitza garrantzitsu batzuk klima-aldaketaren testuinguruan nekazaritzako espezieen ur-estresarekiko erresistentzia ezagutzea garrantzitsua dela frogatzea izan ziren. Hala ere, ez da litekeena fruta-arboletan estres maila handiak gertatzea, hauek estomak itxiz saihesten baitute. Ikertzaileek ondorioztatu zuten estomen itxierak produktibitatea mugatzen duen maila landarearen lurpeko ura xurgatzeko gaitasunaren araberakoa dela. «Frogatu dugu estomen eroankortasuna izan beharko litzatekeela fruta-arbolen ur-estresaren monitorizaziorako helburu-aldagaia», gaineratu du Rodríguez Domínguezek.
Praktikan, zientzialariek landareetan ur-estres bat lehenago detektatu ahal izango balute, laboreek ur gutxiago beharko lukete, eta horrek ureztatzea eraginkorragoa bihurtuko luke. Gainera, ur-estresak produktibitatearen fisiologiarekin erlazionatzea ahalbidetzen die ikertzaileei ureztatze-estrategiak hazkuntza-etapetan oinarrituta egokitzeko. Sentsoreekin, nekazari txikiek uztaren etekina eta kalitatea handitu ahal izango dute, ura aurrezten eta uraren eraginkortasuna hobetzen duten bitartean.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Lotutako proiektuak
