Vast waar ze zijn, planten moeten zich aanpassen aan hun omgeving, reageren op stress zoals droogte of ongedierte door de manier waarop ze groeien te veranderen.

Op grotere schaal, veredelaars moeten nieuwe rassen kunnen ontwikkelen die zijn aangepast aan een nieuwe locatie of veranderende groeiomstandigheden in hetzelfde gebied.

Beide soorten aanpassingen zijn afhankelijk van een pool van mogelijkheden, de combinaties waaruit men kan kiezen. Voor de individuele plant die mogelijkheden zijn afhankelijk van het genoom waarmee het is geboren. Voor fokkers, die poel van mogelijkheden is het hele scala aan genomen van cultuurgewassen, die ze kunnen samenvoegen om nieuwe variëteiten te creëren.

Onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison wilden weten of de laatste 100 jaar van het selecteren van maïs die is aangepast aan bepaalde locaties, het vermogen om zich aan te passen aan nieuwe of stressvolle omgevingen heeft veranderd. Door populaties van maïsplanten te meten die in Noord-Amerika zijn geplant, ze konden testen hoe de maïsgenomen reageerden op verschillende groeiomstandigheden. Schrijven deze week (7 november, 2017) in Natuurcommunicatie , UW-Madison hoogleraar agronomie Natalia de Leon, haar student Joe Gage en collega's van verschillende instellingen melden dat kunstmatige selectie door gewasveredelaars de pool van mogelijkheden voor Noord-Amerikaanse maïsvariëteiten heeft verkleind.

Ze concluderen dat de bestaande maïsrassen sterk en stabiel zijn, maar zijn minder flexibel in hun vermogen om op verschillende spanningen te reageren. Tegelijkertijd, deze maïspopulaties hebben mogelijk een verminderd vermogen om bij te dragen aan fokprogramma's die nieuwe variëteiten proberen te creëren die zijn aangepast aan nieuwe omgevingen.

"In de afgelopen 100 jaar mensen hebben zeker verbeterde cultivars, " legt De Leon uit, de hoofdauteur van het nieuwe rapport. "Wat we in deze studie probeerden te doen, is meten of we daarmee ook het vermogen van de genotypen om te reageren op omgevingen hebben beperkt wanneer ze veranderen."

Door intensief te kweken voor een hoge opbrengst, zeggen, in Wisconsin, die planten kunnen de flexibiliteit verliezen om te reageren op omgevingen die heel anders zijn dan de groeiomstandigheden in Wisconsin. Om dit idee te testen, de Leon en haar collega's van 12 landbouwuniversiteiten in de VS en Canada bedachten een grote veldproef met meer dan 850 unieke maïsvariëteiten op 21 locaties in Noord-Amerika. Er waren meer dan 12 000 total field plots waar onderzoekers eigenschappen als opbrengst en planthoogte hebben gemeten terwijl ze de weersomstandigheden registreerden.

Het massale experiment is alleen mogelijk dankzij een samenwerking die de Leon, UW-Madison agronomie Professor Shawn Kaeppler en anderen leiden, genaamd Genomes to Fields. Het project strekt zich uit over 20 staten en tot in Canada, precies het bereik van verschillende veldomstandigheden bieden dat nodig is om de verschillende bijdragen van de genomen en omgevingen aan de uiteindelijke eigenschappen van maïs die in de nieuwe studie werden gebruikt, uit elkaar te halen.

De Leon en haar medewerkers ontdekten dat de regio's van het maïsgenoom die een hoge mate van selectie hebben ondergaan, bijvoorbeeld, genregio's die bijdragen aan een hoge opbrengst op een bepaalde locatie - werden geassocieerd met een verminderd vermogen van maïs om te reageren op variabele omgevingen dan genomische regio's waar veredelaars niet direct op reageerden. Het resultaat is dat de moderne maïsvariëteiten zeer productief zijn in de omgeving waarin ze worden geteeld, maar kan het moeilijker hebben om met veranderingen in die omgevingen om te gaan.

"De gegevens lijken te wijzen op het idee dat door genotypen te selecteren die beter geschikt zijn om productiever te zijn, we zijn de variabiliteit aan het uithollen die belangrijk kan zijn nu we naar een wereld gaan waar het klimaat grilliger kan zijn en waar we cultivars misschien moeten verplaatsen naar plaatsen waar ze nog niet eerder zijn gekweekt, ' zegt de Leon.

Toch is dit verlies aan flexibiliteit een inherente afweging voor zeer productieve maïscultivars, ze zegt.

"Als je cultivars probeert aan te passen aan veel verschillende omgevingen, je eindigt met planten die nergens geweldig zijn, ", zegt de Leon. "De kosten om deze plasticiteit in stand te houden gaan ten koste van de maximale productiviteit."

"Dus we moeten op de lange termijn de juiste balans vinden, " ze zegt.