Er is één ingrediënt waarvan elk gewas absoluut afhankelijk is:water.

Producenten hebben irrigatie geïmplementeerd en culturele praktijken verfijnd om het beschikbare vocht optimaal te benutten, maar bodemgesteldheid en onvoorspelbare regenval kunnen gewassen nog steeds kwetsbaar maken voor opbrengstverlagende droogte.

Planten verliezen ook dagelijks liters water door transpiratie. Transpiratie, of het verlies van water door plantenweefsel, is goed voor meer dan 98 procent van het water dat door planten wordt opgenomen.

"Het identificeren van fysiologische eigenschappen van planten die de impact van droogte minimaliseren, lijkt de beste keuze te zijn voor het verhogen van de opbrengsten onder watertekortomstandigheden, " zegt Avat Shekoofa, assistent-professor bij het Department of Plant Sciences van de Universiteit van Tennessee. "Een eigenschap die een groot potentieel laat zien voor het besparen van water tussen rijgewassen, is beperkte transpiratie bij een hoog atmosferisch dampdruktekort."

Dampdrukdeficit (VPD) is het verschil tussen de waterdampdruk in het blad en de waterdampdruk van de lucht bij een bepaalde temperatuur. Onder hoge VPD-omstandigheden, die zich meestal midden op de dag voordoen, water transpireert door plantenweefsel, specifiek huidmondjes. Echter, gewassen die de eigenschap beperkte transpiratie vertonen, zullen de transpiratie tijdens hoge VPD-omstandigheden beperken door hun huidmondjes gedeeltelijk te sluiten, waardoor het grondwaterpeil voor later gebruik behouden blijft.

"Als de huidmondjes gedeeltelijk sluiten, in plaats van water te verliezen door transpiratie, die planten kunnen dat water opslaan voor later in het seizoen en kunnen de productiviteit ondersteunen tijdens de graanvulfase, ' zegt Sjekoofa.

Water besparen en tegelijkertijd de gewasopbrengsten op peil houden, is niet alleen een zorg voor boeren, het is een zorg van de mensheid. Met een groeiende wereldbevolking en eindige land- en watervoorraden, het identificeren van gewassen met waterbesparingspotentieel zou een centrale kwestie kunnen zijn voor de toekomst van voedsel- en waterzekerheid.

Shekoofa heeft de respons van de transpiratiesnelheid bij toenemende VPD in verschillende gewassoorten bestudeerd, inclusief soja, maïs, sorghum en pinda. In een onderzoek uit 2017 aan het West Tennessee AgResearch and Education Center, ze testte zes katoencultivars op de expressie van de beperkte transpiratie-eigenschap en observeerde het in één (Phytogen 490 W3FE). Dit is de eerste keer dat deze eigenschap is waargenomen in een commercieel verkrijgbare katoenvariëteit in het midden van het zuiden.

"Meer dan 92 procent van de katoenproductie in mijn staat Tennessee is droog land, en producenten hebben weinig mogelijkheden om droogtestress te verminderen, " zegt Shekoofa, die deze bevindingen presenteerde op de Beltwide Cotton Conference 2018. "Zoals bij elk gewas, het identificeren van een variëteit met een hoog waterbesparingspotentieel zal nuttig zijn voor producenten die de productie willen ondersteunen door toekomstige droogtes. Bijvoorbeeld, een aangetoond voordeel van de AQUAmax-maïshybriden van DuPont Pioneer is dat ze de eigenschap van beperkte transpiratie tot uitdrukking brengen."

Hoewel de beperkte transpiratie-eigenschap is geïdentificeerd in meerdere gewassen, het is niet algemeen verkrijgbaar in commerciële cultivars. Shekoofa zegt dat de volgende uitdaging het toepassen van de eigenschap in fokprogramma's is. Er zijn vragen over hoe gemakkelijk het beschikbaar zal zijn voor nageslachtlijnen, maar volgens een studie die samen met Shekoofa is geschreven in het januarinummer van de Journal of Crop Improvement , er lijkt een sterke mogelijkheid te zijn om de beperkte transpiratieeigenschap over te dragen op het nageslacht.

"De resultaten toonden aan dat met één ouder die de beperkte transpiratie-eigenschap vertoonde, een redelijk percentage nakomelingen gaf een breekpunt aan dat droogtetolerantie in het veld zou bereiken. Dit is bemoedigend voor toekomstig onderzoek naar droogtetolerante gewassen."

Shekoofa zal haar onderzoek voortzetten met een focus op het identificeren van beperkte transpiratiekenmerken in soja- en katoenvariëteiten.