Το Ινστιτούτο Βιολογίας “Salk” στη Καλιφόρνια ερευνά τους μηχανισμούς με τους οποίους τα καλλιεργούμενα φυτά θα καταφέρουν να επιβιώσουν στις υψηλές θερμοκρασίες. Διαπιστώθηκε ότι οι υψηλές θερμοκρασίες προκαλούν τη ταχύτερη ανάπτυξη του ριζικού συστήματος των φυτών, επειδή τα φυτά επεκτείνουν τις ρίζες τους σε βαθύτερα στρώματα του έδαφος ώστε να απορροφήσουν νερό και θρεπτικά συστατικά.
Τα κύτταρα φυτών τα οποία είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες δεν υφίστανται βλάβες σε τιμές και διάρκεια οι οποίες θα ήταν θανατηφόρες για μη ανθεκτικά φυτά. Σε φυσιολογικά επίπεδα η εκδήλωση ανθεκτικότητας συνδέεται κυρίως με την de novo σύνθεση ορισμένων πρωτεϊνών, οι οποίες φαίνεται ότι παρέχουν την αναγκαία προστασία σε ζωτικούς μηχανισμούς των κυττάρων των φυτών.
Ένας άλλος βασικός παράγοντας που επιδρά στην ανάπτυξη του ριζικού συστήματος είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών στο έδαφος, ο οποίος συμβάλλει στην ομαλή ανάπτυξη του φυτού όταν στο έδαφος υπάρχουν ικανοποιητικά επίπεδα αζώτου και φωσφόρου ακόμη και με υψηλές θερμοκρασίες. Οι ερευνητές επισημαίνουν την αναγκαιότητα ύπαρξης φωσφόρου και αζώτου στο έδαφος για την επιβίωση των καλλιεργούμενων φυτών αλλά και για τη δημιουργία πιο ανθεκτικών καλλιέργειών εν όψει της κλιματικής αλλαγής. Η περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά επηρεάζεται από την αύξηση της θερμοκρασίας και του διοξείδιού του άνθρακα. Το άζωτο (N), ο φώσφορος (P) και το κάλιο (K) είναι τρία μακροθρεπτικά στοιχεία που εφαρμόζονται συχνά ως βασική λίπανση για την επιτάχυνση της ανάπτυξης των φυτών.
Πραγματοποιήθηκε έρευνα σε καλλιεργούμενα φυτά ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες όπως είναι το καλαμπόκι, η σόγια και το ρύζι. Συγκεκριμένα, καλλιεργήθηκε καλαμπόκι στους 21 °C και στους 28 °C , σόγια και ρύζι στους 28 °C και στους 32 °C. Όλες οι καλλιέργειες έδειξαν βαθύτερο ριζικό σύστημα σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Έπειτα αναλύθηκε η θρεπτική σύσταση των βλαστών των φυτών για να ελεγχθούν τα επίπεδα των θρεπτικών στοιχείων, η οποία έδειξε ότι μειωθήκαν τα επίπεδα αζώτου και φωσφόρου σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ των επιπέδων θρεπτικών στοιχείων σε συνάρτηση με τις θερμοκρασίες αποδεικνύουν την ύπαρξη της κλιματικής αλλαγής. Η υπερθέρμανση του πλανήτη θα επηρεάσει τις θερμοκρασίες του εδάφους και έχει αποδειχθεί ότι το φαινόμενο επηρεάζει τη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών, ιδίως του αζώτου και φωσφόρου. Το γεγονός ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες μειώνουν τα θρεπτικά συστατικά στα φυτά δημιουργεί μια ανησυχία μελλοντικά για την ικανοποίηση διατροφικών αναγκών του ανθρώπου για το λόγο αυτό χρειαζόμαστε πιο ανθεκτικές καλλιέργειες.
Μελλοντικά, οι ερευνητές στοχεύουν να διερευνήσουν βαθύτερα το ρύζι, τη σόγια και άλλες καλλιέργειες για να αναπτύξουν καλλιέργειες που μπορούν να συνεχίσουν να αναπτύσσουν τις ρίζες τους ακόμη και όταν το άζωτο και ο φώσφορος εξαντλούνται.
Πηγές: Nutrient levels control root growth responses to high ambient temperature in plants, Sanghwa Lee, Julia Showalter, Ling Zhang, Gaëlle Cassin-Ross, Hatem Rouached & Wolfgang Busch, 2024
