H2020 AgroPHYS proiektua: landareek lehortea nola gainditzen duten ulertzea estoma-funtzioa kontrolatuz: aplikagarritasuna eta inpaktuak nekazaritzan
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2017 -2020
- Esleitutako Aurrekontua 263.440,8 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia H2020
- Proiektuaren webgunea AgroPHYS
Lehorteak galera ekonomiko handiak eragin ditzake produktibitatea gutxitzearen ondorioz. Hori dela eta, AgroPHYS-en emaitzen ondorioz landareek lehorteari nola aurre egiten dioten argibide berriek eragin handia izango dute galera ekonomiko horiek murrizteko, nekazaritzan uraren erabilera optimizatuz eta baita azken produktuaren kalitatea hobetuz ere. Esaterako, nekazaritzan, ureztatze-estrategia dago Defizit Arautuaren Ureztatzea, zeina gure laboreak bere fase fenologiko bakoitzean behar duen ura zehatz-mehatz aplikatzean oinarritzen dena, jakina baita laborea dagoen fasearen arabera, lehortearekiko erresistentzia txikiagoa edo handiagoa izango dela.
Estrategia hauek asko optimiza daitezke erresistentzia ezberdin horien atzean dagoen ezagutza fisiologikoa hobetuz etapa fenologiko desberdinetan. Gainera, ezagutza horri esker, landare-sentsoreen irteerak testuinguru fisiologiko batean kokatzeko aukera emango digu, eta, horrela, aldagai fisiologiko horiek denboran zehar kontrolatu eta sarrera gisa erabiltzeko, landareetan klima-aldaketaren iragarpenak eredu mekanikoen bidez hobetzeko eta probak egiteko hipotesi berriak emateko. Hala ere, hori posible izango da soilik fisiologoen eta agronomoen arteko komunikazio ona baldin badago ureztatze-estrategiak hobetzeko, horien eta ingeniari eta enpresen artean nekazaritza-teknologien kostuak gutxitzeko, eta horien eta matematikari eta modelatzaileen artean mekanismo fisiologikoak ekuazioetara itzultzeko.
Irteera Fasean lortutako lehen emaitzak hauek izan ziren: 1) teknika optikoa lehen aldiz erabili zen xilema-enboliaren eraketa aldi berean kontrolatzeko sustraietan, zurtoinetan eta hostoetan oliba-plante osoetan eta oso-osoetan; (2) sustraiak embolismo horien eraketarako erresistenteenak diren organo gisa identifikatu ziren, sustraiak erdiko ehunak (zurtoinak) baino ehun ahulagoak zirela adierazi zuten aurreko ikerketen aldean; eta (3) erresistentzia aldakuntza nahiko handia aurkitu zen gizabanakoen artean, ehunen artean eta ehunen barruan.
Azterketa honetan landareen hidraulikak estoma-funtzioan duen eragina ebaluatu ez denez, olibondoetan ere esperimentu espezifiko bat egin zen, lurzorutik hostorako bide hidraulikoa dinamikoa edo estatikoa den estoma ixtean. Emaitzak honako hauek izan ziren: (1) lurzorutik hostoetara bide hidraulikoak banatzeko metodo hidrauliko berri baten garapena, eta (2) lehorte moderatuko baldintzetan sustraietako ura garraiatzeko ahalmenaren murrizketa ikusi zen, seinale hidrauliko gisa funtzionatzen baitzuen estoma-irakera mugatzeko, landareari ura kontserbatzen eta lurzorutik isolatzen lagunduz.
AgroPHYS-ekin zuzenean lotuta, ezaugarri hidraulikoak landareak lehortearen eragin negatiboetatik babesteko erabakigarriak izan daitezkeen ezagutza zabaltzen ari gara oliba genotipo ezberdinekin lan eginez. Gainera, AgroPHYS-en aplikazio-ikuspegia ere jorratu zen ureztatze-kudeaketarako fisiologikoan oinarritutako tresna sendoak garatuz, eta frogatuz AgroPHYS-en hiru ikerketa-eremu nagusien konbinazioa posible ez ezik ezinbestekoa dela nekazaritzan uraren erabileraren optimizazioan aurrera egiteko. AgroPHYSen emaitza zuzen horiez gain, eta sinkrotroietan oinarritutako kanpainetan parte hartzeari esker, teknika optikoa teknika hidrauliko eta mikrotomografia teknikak bezain eraginkorra zela frogatu genuen ur-stresaren erresistentzia hidraulikoaren atalaseak neurtzeko.
Sarrerako fasean zehar, esperimentuak, batez ere, IRNAS-CSIC 'La Hampa' lorategi esperimentalean Irteerako Fasean lortutako landare-ezagutza fisiologiko berriak aplikatzera bideratu ziren. Sei fruta-arbol-espezie fisiologikoki oso ezaugarritu ziren eta meteorologia-, lurzoru- eta landare-sentsoreekin monitorizatu ziren.
AgroPHYS-en emaitza orokorren laburpen gisa esan dezakegu (1) nekazaritza-espezieen ur-estresarekiko erresistentzia ezagutzea ezinbestekoa dela aldaketa globalaren testuinguruan; (2) Hala ere, ur-estres maila horietara ez da iritsi behar fruta-arboletako baratzetan eta, izan ere, landareek estomak itxita saihesten dituzte; (3) Itxiera estomatologiko horren ondoriozko produktibitatearen mugak lurpeko ura xurgatzeko ahalmenarekin erlazionatuta daudela dirudi; eta (4) frogatzen dugu eroankortasun estomatikoa izan behar dela gure helburua fruta-baratzetan ur-estresa kontrolatzeko.
Emaitza horien ustiapena eta zabalkundea Nazioarteko Xylem Topaketetan egindako aurkezpenaren bidez jorratu da, Tasmaniako Unibertsitatean eta Espainiako Ikerketa Zentroetan egindako mintegietan, Bayreuth-eko Unibertsitateko (Alemania) lur-zientzialariekin lankidetza hasiz eta goi mailako aldizkarietan hainbat artikulu argitaratuz, gure ondorioei euskarri gehigarria emanez.
Gaur egun krisi global bat bizi dugu, non munduko biztanleria gero eta handiagoa eta, ondorioz, elikagaien eskaria, nekazaritza premiazko testuinguruan jartzen ari den elikagai hori ekoitzi beharko baitu ekoizpen horretarako behar den ura alferrik galdu gabe. Gainera, krisi klimatikoak eta ur eskasia gero eta handiagoak, nekazaritzako uraren erabilerak eskuragarri dagoen ur gezaren %80raino hartzen baitu, ezinbestekoa da nekazaritza praktikak hobetzea eta ureztatze estrategia eraginkorragoak garatzea.
Lehorte-gertakariek, gero eta maizago eta larriagoak direnez, landareen estres hidrikoa eragiten dute, landareen erantzun funtzional eta estrukturala ur erabilgarritasun baxuaren aurrean, laborearen produktibitatea murrizten duena. Hori dela eta, nekazaritza-landare-espezieetan lehortearekiko tolerantziaren eragina, mekanismoak eta oinarrizko ezaugarriak ulertzea ezinbestekoa da ureztatze-estrategien eraginkortasuna areagotzeko eta produktibitatea hobetzeko. Horrek gizartean dituen inpaktuak zuzenak dira eta Europako lehentasun nagusiak adierazten ditu: klima aldakor batean nekazaritza optimizatzea, ur erabilgarritasun murriztuarekin eta biztanleria gero eta handiagoarekin.
AgroPHYS proiektuak hiru ikerketa-arlo garrantzitsu uztartu nahi ditu (eskema erantsia) premiazko premia horri erantzuteko: landareen lehortearen aurrean erantzunen mekanismo fisiologikoen oinarrizko ulermena, landare-sentsoreen erabilera erantzun horiek denbora errealean kontrolatzeko eta oinarri fisiologikoan oinarritutako ereduak ezartzea landareetan aldaketa globalak dituen inpaktuak aurreikusteko eta hipotesi berriak probatzeko.
Ekintzaren ondorioak honela laburbil daitezke: (1) oliba-plantak deshidratatzen diren heinean sistema baskularren barruan aire-blokearen eraketa in vivo ikusteko teknika optikoa erabiltzeak, sustraiak disfuntzio hidraulikoaren aurrean erresistenteenak diren organoak zirela frogatu ahal izan zuen; (2) Erraz eta kostu baxuko teknika optiko honetatik lortutako emaitzak bat datoz teknika hidrauliko ohikoenekin eta bereizmen handiko sinkrotroi bidezko teknikekin; (3) Irekitze estomatikoen mugak lurzoruaren eta sustraiaren eroankortasun hidraulikoaren gutxitzearekin erlazionatuta daude olibondoetako ur-esfortzu maila moderatuan; (4) Hostoetan azido abszisikoa ekoiztea funtsezkoa da ontziak aire-blokearen sorreratik babesteko, funtsezko eginkizuna baitu estoma-itxiera abiarazteko; eta (5) eredu mekanikoen eta hosto-turgor presio-sentsoreen konbinazioarekin, fruta-arbolen espezieetan estoma-eroankortasunaren jarraipen automatikoa eta etengabea posible da, eta horrek fruta-baratze hauek erabiltzen duten ura hobetuko du.
Lur landareek lehorteari aurre egin diote lur lehorra kolonizatu zutenetik. Lehortea da estres hidrikoaren kausa ohikoena, landareek ur erabilgarritasun baxuaren aurrean duten erantzun funtzional eta estrukturala. Nekazaritza-landare-espezieetan lehortearekiko tolerantziaren inpaktua, mekanismoak eta oinarrian dauden ezaugarriak ulertzea ezinbestekoa da produktibitatea hobetzeko eta Europako lehentasun garrantzitsu bat ere adierazten du (SFS-01-2016): klima aldakor batean nekazaritza optimizatzea, ur erabilgarritasun murriztuarekin eta biztanleria gero eta handiagoarekin.
Premiazko premia horri aurre egiteko, lehenik eta behin estomak hostoetako gas-trukea nola erregulatzen duten ulertzea beharrezkoa da, estomak baitira ur-stresaren pean dauden laboreetan fotosintesiaren muga nagusia. Seinale hidraulikoak zein ez-hidraulikoak edo hormonalak dira estoma erregulazioaren eragile nagusiak. Hori dela eta, AgroPHYS-ek seinale hauek nola elkarreragiten duten ikertzea proposatzen du landareak lehortze kaltegarrietatik 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, bai ureztatzearen kudeaketa bai IRNAS-CSICeko ikerketa bideratzeko.
AgroPHYS-en helburuak dira (i) seinale hidrauliko eta hormonalen garrantzia eta koordinazio erlatiboa ebaluatzea lehortearen eta susperraldiaren aurrean landare-estomatien erantzunetan, eta (ii) ezagutza hori aplikatzea, eredu mekaniko bat eta landare-sentsore bat erabiliz, nekazaritza-landare-espezieetako ur-kontsumoarekiko produktibitatea iragartzea ura erabiltzeko estrategia desberdinak dituztenak.
Irteerako ikerketa taldea ikerketa fisiologikoaren abangoardian dago, eta ikaskuntza-inguruneak etekin handiena emango dio hautagaiari eta mundu osoko ikertzaileekin elkarreragiteko aukera bikainak emango dizkio. Trebetasun eta ezagutza horiek IRNAS-CSICera transferituko dira, landareen funtzioari buruzko ikerketa zientifikorako ez ezik, zehaztasuneko nekazaritzarako eta ureztatzeko kudeaketa optimorako ezinbesteko datuak emanez.
Munduko biztanleriaren hazkunde-tasak nekazaritza-ekoizpenaren gorakada askoz gainditzen du. Nekazaritzak ezin du jarraitu, eta funtsezko arrazoi bat uraren erabilgarritasuna da. 2050ean aurreikusitako biztanleria asetzeko, nekazaritzak gaur egun baino %70 ur gehiago beharko du. Hala ere, oro har, ur hori ez da eskuragarri egongo. Munduko leku asko, Europa barne, uraren erabilgarritasun murrizteari aurre egiten ari dira klima-aldaketaren ondorioz. Herrialde lehor eta erdi-lehorretan, nekazaritzak dagoeneko erabilgarri dagoen ur gezaren %80 inguru kontsumitzen du, eta are gehiago kontsumituko du klima-aldaketak indarra hartzen duen heinean. Beraz, nekazaritzak eraginkorragoa izan behar du. Europarrek uztak ureztatzen hasi beharko dute, eta zehatz-mehatz ureztatu.
Hala ere, egungo ureztatzea kudeatzeko praktikak mugatuta daude baldintza lehorrean laborantza ur kantitate optimoak zehazteko orduan. Ureztatzeko metodo berriak beharrezkoak izango dira. Hori lortzeko laborantza-landareek lehorteari duten erantzun fisiologikoa erabat ezagutzea eskatuko du.
Ur-estresa eta lehorteari erantzuna. EBk finantzatutako AgroPHYS proiektuak erantzun hori ikertu zuen eta sentsore mekanikoak erabili zituen denbora errealean kontrolatzeko. Ikerketa Marie Sklodowska-Curie programaren laguntzarekin egin da. Landareek lehortearekiko duten erantzun fisiologikoa aztertzeko gakoa estres hidrikoaren kontzeptua da. Funtsean, horrek esan nahi du landarea egarri dagoela baina ezin duela nahikoa ur lortu.
Orduan, landarea ez da modu egokian haziko. "Ezinbestekoa da landareen estres hidrikoaren adierazle onena izatea ureztatzeko programazio zehatza egiteko", azaldu du Celia Rodríguez Domínguez proiektuaren koordinatzaileak. «Horrek adieraziko luke zenbat ur jarri behar den ureztatzeko eta noiz». Ur-estresaren kontrola hobetzea Hala ere, ur-estresa ulertzea zaila da. Monitorizazio-gailu estandarrak anbiguoak dira eta zailak dira erantzun fisiologiko zehatzekin erlazionatzea.
Gaur egungo adierazle gehienak ez dira asegarriak. Hobe bat aurkitzeko, AgroPHYSeko ikertzaileek aurretik zeuden landareak kontrolatzeko tresna batzuk erabili zituzten prozesu fisiologikoak zehazteko. Garrantzitsuenak eta berritzaileenak landareak deshidratatzen diren heinean oliba-planteen sistema baskularren barruan aire-burbuilen eraketa kontrolatzeko erabiltzen ziren kamera eta mikroskopio bereziak izan ziren. Gainera, taldeak birhidratazio-tekniken konbinazio berri bat garatu zuen, lurzoruko sustraitik hostorainoko uraren mugimendua neurtzeko erabiltzen dena.
Behaketa horietatik eratorritako ikuspegi fisiologiko berriak proiektuaren emaitza esanguratsuenak izan ziren. Beste emaitza garrantzitsu batzuk honako hauek izan dira: klima-aldaketaren testuinguruan nekazaritza-espezieek ur-estresarekiko duten erresistentziaren ezagutza garrantzitsua dela frogatzea. Hala ere, fruta-arboletan nekez gertatuko da estres-maila altua, eta horiek saihesten dute estomak itxita. Ikertzaileek ondorioztatu dute estoma-itxierak produktibitatea mugatzen duen maila landare baten lurpeko ura hartzeko gaitasunaren araberakoa dela. "Frustatu dugu konduktantzia estomatikoa izan behar dela fruta-arboletako ur-estresa kontrolatzeko xede-aldagaia", gaineratu du Rodríguez Domínguezek.
Praktikan, zientzialariek landareetan ur-estresa lehenago antzeman balute, laboreek ur gutxiago beharko lukete, ureztatzea eraginkorragoa bihurtuz. Gainera, ur-estresa produktibitatearen fisiologiarekin erlazionatzeko gai izateak aukera ematen die ikertzaileei hazkuntza-faseetan oinarritutako ureztatze-estrategiak egokitzeko. Sentsoreekin, nekazari txikiek uztaren errendimendua eta kalitatea areagotu ahal izango dituzte ura aurrezten eta uraren eraginkortasuna hobetzen duten bitartean.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Lotutako proiektuak
