para agricultores Miscanthus representa una gran inversión inicial. La gran hierba perenne debe establecerse a partir de piezas vegetativas a un gran costo para los agricultores, pero promete una década o más de rendimientos masivos de biomasa, comenzando en el año dos o tres. Si ocurre un invierno fríoSin embargo, todas las apuestas están canceladas.
La sensibilidad al frío del cultivo ha limitado su adopción en climas del norte, pero una nueva investigación de la Universidad de Illinois muestra un camino a seguir para los futuros Miscanthus productores en regiones frías.
"Los agricultores están jugando un juego de azar: ¿Habrá un invierno severo o no? Si obtienen un pobre establecimiento debido a la muerte invernal, han perdido su inversión", dice Erik Sacks, genetista de plantas en el Departamentode Crop Sciences en U of I y coautor de dos nuevos estudios publicados en Cambio Global Biología Bioenergía . "Queríamos encontrar Miscanthus genotipos que podrían soportar el frío ".
La mayoría de Miscanthus actualmente se cultiva para la biomasa es un genotipo único sensible al frío, conocido comercialmente como 'Illinois' por la ubicación de su introducción en los Estados Unidos. Durante años, Sacks y otros fitomejoradores de todo el mundo han estado haciendo cruces y explorandola región nativa de Miscanthus , tratando de encontrar y desarrollar nuevos cultivares con rasgos agronómicos más deseables.
En uno de los nuevos estudios, Sacks y sus colegas plantaron 13 de estos cultivares el mes de mayo antes de un invierno inusualmente frío en Urbana, Illinois. La mayoría de los mismos cultivares también se plantaron más al sur en Dixon Springs, Illinois, y en Jonesboro,Arkansas.
"Habíamos sacado un montón de nuevos Miscanthus x giganteus híbridos ese verano, la mayoría de ellos cruces experimentales, pero algunos de colecciones en el sur de Japón. Estábamos buscando rendimiento y otros rasgos de rendimiento. Pero resulta que, el invierno 2013-2014 fue extremadamente frío aquí en Urbana ", Sacksdice: "Si obtienes limones, haces limonada, así que evaluamos la resistencia al invierno".
En la primavera de 2014, estaba claro que las plantas de 'Illinois' del primer año habían sido diezmadas en Urbana, aunque había poco daño obvio en cualquiera de las plantas en Dixon Springs o Jonesboro. De hecho, la mayoría de las primerasaño, los cultivares se vieron muy afectados en Urbana ese invierno. Sin embargo, un híbrido se destacó.
"El híbrido 'Nagara' no sabía que había un invierno en 2013-2014. Estuvo perfectamente bien. Y en Dixon Springs, sus rendimientos fueron altos y no significativamente diferentes de 'Illinois'", dice Sacks. "Aquíen el norte, diría que algo como 'Nagara' es una apuesta mucho más segura para un agricultor ".
Hongxu Dong, autor principal de los estudios y ex estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Sacks, agrega que el híbrido experimental '10UI-032.004' y uno de sus padres M. sacchariflorus 'Bluemel' era comparable a 'Nagara' en términos de supervivencia durante el primer invierno en Urbana.
"Esto es notable considerando que el otro padre, M. sinensis ssp. Condensatus 'Cabaret', fue la entrada menos resistente en este estudio ", dice.
Los investigadores también notaron que las plantas maduras en otros ensayos en Urbana tuvieron mucho menos daño invernal y se recuperaron completamente a fines de la primavera. Esa observación les dijo que el primer año Miscanthus las plantas son mucho más susceptibles al daño de los inviernos fríos que las plantas maduras y establecidas. Los investigadores continuaron monitoreando las plantas, incluida su tasa de supervivencia y rendimiento de biomasa hasta la primavera de 2015.
Sacks señala: "La lección para llevar a casa es que la resistencia al invierno es algo de lo que debemos estar muy preocupados en el Medio Oeste y Nueva Inglaterra y en cualquier otro lugar con un invierno duro. Necesitamos seleccionar híbridos que los agricultores no tengan"No tengo que preocuparme cada vez que plantan. Ya tenemos una solución inmediata a ese problema aquí, 'Nagara', y hay otros que vienen de mi grupo de investigación ".
En el segundo estudio, los investigadores evaluaron el efecto del invierno 2013-2014 de Urbana en la madurez Miscanthus plantas. Las plantas de tres años eran cruces entre un ornamental Miscanthus variedad originalmente recolectada en regiones costeras templadas del sur de Japón - Miscanthus sinensis ssp. Condensatus 'Cosmopolita', y uno de los otros tres recogidos en regiones remotas de Asia, desde el sur de Japón hasta áreas remotas en la frontera entre China y el este de Rusia.
Aunque las plantas ya estaban maduras, muchas de ellas estaban gravemente dañadas o muertas en la primavera de 2014, excepto el cruce entre 'Cosmopolitan' y la variedad rusa Miscanthus sacchariflorus 'Robustus'. Al igual que 'Nagara', estas cruces no parecían darse cuenta de que había un invierno en absoluto. Todos sobrevivieron y fueron muy vigorosos en la siguiente temporada de crecimiento.
Los investigadores crearon mapas genéticos para las plantas y pudieron identificar varios genes candidatos correlacionados con la resistencia al invierno. Ahora están trabajando con esos genes para crear híbridos que representen lo mejor de ambos mundos.
"El mapeo genético para identificar genes candidatos asociados con rasgos valiosos es un paso crítico para permitir la selección asistida por marcadores, que puede ser especialmente valioso para la reproducción de cultivos perennes como Miscanthus que tienen ciclos de selección de varios años ", dice Dong.
Sacks agrega: "Una conclusión principal fue que si cruzamos algo realmente no resistente y algo realmente resistente, su descendencia sobrevive aquí. Eso significa que podríamos aprovechar el alto potencial de rendimiento en los materiales subtropicales o tropicales y combinarlo con elresistencia al frío de los materiales del norte de menor rendimiento. Tome los extremos, combínelos y tendrá algo con qué trabajar. Esa fue una buena lección ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente de la Universidad de Illinois . Original escrito por Lauren Quinn. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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