science >> Wetenschap >  >> Biologie

Evolutionair gewasonderzoek:Egoplanten geven lagere opbrengst

Professor Weiner in het kweekhuis onderzoekt de planten. Credit:Universiteit van Kopenhagen

Survival of the fittest is een fundamenteel concept in Darwins theorie van natuurlijke selectie die de evolutie aandrijft.

Echter, als het gaat om landbouw en plantenveredeling, de eigenschappen die een individuele plant tot een goede concurrent maken en zijn fitness als individu vergroten, zijn niet noodzakelijk dezelfde kenmerken die de totale opbrengst van een groep planten op het veld verhogen.

Dit zijn de bevindingen in een nieuwe studie van de Universiteit van Kopenhagen die zojuist in het tijdschrift is gepubliceerd Ecologie . Jacob Weiner, Hoogleraar plantenecologie, is verantwoordelijk voor nieuw onderzoek binnen het gebied Evolutionaire Agro-ecologie of zoals het ook wel wordt genoemd, Darwinistische landbouw.

Samen met een onderzoeksteam in China, Jacob Weiner plantte 35 verschillende tarwevariëteiten op percelen in zowel monoculturen (groepen bestaande uit een enkele tarwevariëteit) als polyculturen (groepen bestaande uit mengsels van alle variëteiten).

Hij legt uit hoe uit de resultaten bleek dat concurrerende tarwevariëteiten slechts middelmatige opbrengsten gaven als ze in groepen van dezelfde variëteit werden gekweekt, zoals in de landbouw gebruikelijk is.

Integendeel, minder concurrerende rassen gaven grotere opbrengsten onder dezelfde omstandigheden. Indien geïmplementeerd binnen de plantenveredeling, kunnen deze resultaten worden gebruikt om de landbouwproductieopbrengsten te verhogen. Groepsdynamiek verslaat individuele prestaties Jacob Weiner legt uit dat de resultaten wijzen op de implementatie van een nieuw perspectief binnen de plantenveredeling.

In dit perspectief moeten de concepten van groepsselectie worden toegepast tijdens de ontwikkeling van nieuwe plantenrassen, in plaats van te selecteren op basis van individuele fitheid zoals dat vaak gebeurt binnen plantenveredeling en onderzoek.

De onderzoekers plantten verschillende tarweplanten in het proefveld in China. Krediet:Jacob Weiner

"De gewassen zijn te vergelijken met een sportploeg. Als elke speler wordt beloond voor het maken van de doelpunten, het team zal niet zoveel doelpunten maken als het zou doen, hadden de spelers meegewerkt. Op dezelfde manier, we kunnen de gewasopbrengst niet verhogen door de meest succesvolle plantensoorten te selecteren voor veredeling, ' zegt Jacob Weiner.

Een van de wetenschappelijke hypothesen achter het onderzoek verklaart dit. Het is gebaseerd op het feit dat "egoïstische" individuele planten - de beste concurrenten - veel middelen gebruiken om met elkaar te concurreren en daardoor minder middelen over hebben voor het produceren van hogere opbrengsten in vergelijking met minder concurrerende planten.

Een revolutie in de plantenveredeling

Volgens Jacob Weiner moeten de resultaten leiden tot een verschuiving van de algemene mindset binnen de hedendaagse plantenveredeling.

De nieuwe principes moeten het selecteren van nieuwe plantenrassen aanmoedigen op basis van de kenmerken van groepsselectie, een fenomeen dat in de natuur maar zelden wordt waargenomen.

Veel plantenveredeling en vooral genetische manipulatie is gericht op het creëren van "betere" planten, bijv. planten met een effectievere fotosynthese of die sneller groeien. Volgens het evolutionaire denken, deze pogingen zullen waarschijnlijk niet slagen, omdat natuurlijke selectie deze eigenschappen al miljoenen jaren optimaliseert.

"We kunnen alleen beter zijn dan natuurlijke selectie als we iets proberen te doen wat natuurlijke selectie niet zal doen, zoals het kweken van onzelfzuchtige planten", zegt Weiner.