Zmiana klimatu sprzyja nowym i coraz trudniejszym do zwalczenia chorobom roślin

Klimat, a wraz z nim nowe choroby stawiają coraz większe wyzwania roślinom uprawnym. Tym, co może nas uratować, jest tworzenie nowych, odpornych odmian – na przykład bananów niewrażliwych na nową wersję choroby, która już kiedyś doprowadziła do zagłady wielu plantacji bananowców, albo też pomidorów radzących sobie z zarazą nazywaną „ebolą wirusów roślinnych” Z kolei w polskich warunkach coraz ważniejsze stają się odporne na choroby odmiany buraków cukrowych i kukurydzy – roślin, bez których nasze rolnictwo sobie nie poradzi.

Artykuł jest elementem płatnej współpracy z firmą Bayer, inicjatorem międzynarodowej sieci zrównoważonych farm #BayerForwardFarming. Partner nie miał wpływu na opinie, które wyrażamy

Większość z nas zdaje sobie sprawę z tego, że zmiana klimatu w ogromnym stopniu wpłynie i już wpływa na nasze życie. Sporo mówi się o coraz częstszych suszach czy powodziach będących efektem zachodzącego ocieplenia klimatu. Mniej oczywistą konsekwencją tych zmian jest łatwiejsze rozprzestrzenianie się chorób atakujących uprawy. Nowe warunki klimatyczne sprawiają, że patogeny stają się bardziej żywotne i zjadliwe, a rośliny – bardziej podatne na ich wrogie ataki. Oprócz tego zarazy roślin mają coraz większy zasięg geograficzny, bo wkraczają na obszary, na których do niedawna było np. zbyt zimno dla wywołujących je patogenów. To, o czym piszę, dzieje się już teraz, ale badacze ostrzegają, że proces ocieplania się klimatu jeszcze bardziej pogłębi te problemy. Wiele roślin uprawnych, które żywią świat, już stanęło w obliczu śmiertelnego zagrożenia.

Brzmi to niezwykle pesymistycznie. Jednak jest światełko w tunelu, bo naukowcy nie zasypiają gruszek w popiele. Tworzą nowe odmiany roślin odporne na choroby, uzyskując je dzięki np. krzyżowaniu i selekcjonowaniu już istniejących odmian roślin lub też wykorzystaniu inżynierii genetycznej.

Banany – powtórka z historii?

Znacie może historię bananów odmiany* Gros Michel, która zniknęła wskutek zarazy zwanej chorobą panamską? W skrócie wyglądało to tak, że uprawiane na szeroką skalę od XIX wieku banany, które miały pyszny smak, nie ciemniały i dawały się długo przechowywać, zaatakowała choroba wywoływana przez grzyby Fusarium oxysporum (nazwana panamską).

Od lat 20. do 50. XX wieku zaraza ta doprowadziła do zniszczenia wszystkich upraw bananów Gros Michel na świecie. Odporna na tę chorobę okazała się pochodząca z Azji odmiana Cavendish, dlatego to ona obecnie dominuje na sklepowych półkach i stanowi aż 40 proc. światowej produkcji bananów i praktycznie całość eksportu, mimo że jest mniej smaczna niż Gros Michel, a w dodatku szybko pokrywa się ciemnymi plamami i jest kłopotliwa w transporcie. Szerzej Piotr opisał tę historię w oddzielnym artykule.

Teraz jednak i Cavendish jest w niebezpieczeństwie, bo od lat 90. XX wieku na plantacjach tej odmiany bananowców szaleje nowa wersja choroby panamskiej, nosząca nazwę Tropical Race 4 (w skrócie TR4), która nie reaguje na dotychczas stosowane środki grzybobójcze. Cavendishowi grozi więc zagłada podobna do tej, która dotknęła Gros Michel.

Czy więc już wkrótce będziemy musieli wyrzec się bananów? Niekoniecznie. Badacze z honduraskiej Fundacji Badań Rolniczych (FHIA) wyhodowali odmianę Goldfinger będącą krzyżówką dzikiego banana azjatyckiego z odmianą brazylijską, która jest odporna zarówno na chorobę panamską, jak i na inną pustoszącą plantacje zarazę – czarną sigatokę. Ponieważ jednak Goldfinger w smaku przypomina jabłko, odmiana ta nie przyjęła się w Europie i Stanach Zjednoczonych.

Nie takie straszne GMO

Mimo swoich wad znacznie atrakcyjniejsza dla tych rynków pozostaje odmiana Cavendish. I tu mam dobrą wiadomość, bo powstała również nowa odmiana Cavendisha, która jest odporna na nową chorobę panamską TR4! Różnica jest taka, że została ona opracowana metodami inżynierii genetycznej.

Inżynieria genetyczna, a zwłaszcza metoda Crispr/Cas9, zwana „molekularnymi nożyczkami (za opracowanie której przyznano nagrodę Nobla w 2020 roku), to sposób uzyskiwania nowych odmian roślin, który jest bardzo precyzyjny i wprowadza zmiany w genotypie dokładnie tam, gdzie są niezbędne – w przeciwieństwie do tradycyjnej metody selekcjonowania i krzyżowania, która gromadzi liczne mutacje genetyczne towarzyszące zazwyczaj tej konkretnej, pożądanej przez naukowców cesze. Dzięki inżynierii genetycznej powstaje organizm modyfikowany genetycznie (GMO), który daje nam nadzieję np. na przetrwanie upraw bananowców, jakie dziś znamy. Trzeba tylko przestać obawiać się trzyliterowego skrótu „GMO” i spojrzeć na inżynierię genetyczną jako na szansę dla ludzkości, a nie zagrożenie.

Inżynieria genetyczna pozwoliła również na uratowanie wielkich plantacji papai na Hawajach. W latach 50. XX wieku zostały one zaatakowane przez wirusa pierścieniowej plamistości papai (PRSV). Mimo zlikwidowania sadów i spalenia zainfekowanych roślin choroba przedostała się – poprzez mszyce – na sąsiednie wyspy. Zawiodły wszelkie próby radzenia sobie z zarazą za pomocą środków chemicznych. Nie udało się również wyhodować tradycyjnymi metodami odmian odpornych na wirusa.

Dopiero wykorzystanie w latach 80. biotechnologii odwróciło ten trend. Naukowcy umieścili w genomie papai geny nadające jej odporność na wirusa PRSV, tworząc genetycznie modyfikowaną odmianę o nazwie Rainbow Papaya. Dzięki temu na Hawajach wciąż można uprawiać papaje.

Addio pomidory?

Zagrożone chorobami są również pomidory. Uprawy tej rośliny na całym świecie atakuje wirus brunatnej wyboistości owoców pomidora (Tomato brown rugose fruit virus – ToBRFV), nazywany – ze względu na swoją wysoką zakaźność – “ebolą wirusów roślinnych”. Jeśli ta zaraza dostanie się już na dane pole, to potem z łatwością rozprzestrzenia się na kolejne rośliny poprzez glebę, narzędzia czy wodę – na podobnej zasadzie jak opisane wyżej choroby.

I na to badacze znaleźli lekarstwo – opracowali odmiany pomidorów odporne lub częściowo odporne na ToBRFV. Ta „częściowa odporność” oznacza, że nawet po zainfekowaniu przez wirusa takie rośliny będą wykazywać niewielkie objawy choroby albo nie wykażą ich wcale (zgodnie z wytycznymi Międzynarodowej Federacji Nasiennej).

Pomidory odporne na roślinną „ebolę” zaczynają już trafiać na rynek. W najbliższych latach ma do nich dołączyć kilka nowych odmian, w tym tak znanych i smacznych jak Roma, wielkoowocowe pomidory czerwone czy pomidory winogronowe. Prowadzone w Meksyku testy tych roślin pokazały, że nowe odmiany skutecznie opierają się zarazie. Co istotne, uzyskano je dzięki krzyżowaniu i selekcjonowaniu już istniejących odmian. A to oznacza, że – w przeciwieństwie do roślin GMO – można będzie je uprawiać w Unii Europejskiej, a więc i w Polsce.

Odporne odmiany w Kaszewach

A skoro już jesteśmy przy Polsce, to i u nas szerzą się choroby roślin, które wraz ze zmianą klimatu coraz bardziej dają się rolnikom we znaki.

Kilka miesięcy temu odwiedziłam położone w Kaszewach na Równinie Kutnowskiej ponad 90-hektarowe gospodarstwo Krzysztofa i Macieja Nykielów. Należy ono do międzynarodowej sieci zrównoważonych farm Bayer ForwardFarming, skupiającej gospodarstwa z 14 krajów w Europie, Ameryce Północnej i Łacińskiej. Miałam tam okazję przyjrzeć się rosnącym na polu burakom cukrowym i kukurydzy – w obu przypadkach odmianom odpornym na choroby. Gdyby nie ta odporność, Nykielowie zużywaliby znacznie więcej środków ochrony roślin, co ma ogromne znaczenie w zrównoważonym gospodarstwie.

Uprawiane w Kaszewach buraki są więc odporne na nicienie, wirusa rizomanię i chorobę grzybową o nazwie chwościk.

Również kukurydza (oznaczona numerem katalogowym DKC 3595) na polu Nykielów jest odmianą stworzoną do „zadań specjalnych”. Nie straszna jej susza i silne wiatry, często nawiedzające Równinę Kutnowską. Ponadto jest odporna na choroby grzybowe – fuzariozę łodyg i fuzariozę kolb – często dotykające upraw kukurydzy w Polsce. Co ważne, jej ziarno wyjątkowo efektywnie oddaje wilgoć w końcowej fazie dojrzewania (ta cecha nosi nazwę DryDown), co pozwala przyspieszyć zbiór, zmniejszyć ryzyko strat powodowanych przez choroby grzybowe kolb oraz – co chyba najważniejsze – obniżyć koszty suszenia ziarna.

Bezpieczeństwo żywieniowe na świecie jest – obok energetyki – obecnie najczęściej dyskutowanym tematem w kontekście zmiany klimatu. Wygląda na to, że toczący się „wyścig zbrojeń” pomiędzy rolnikami a patogenami, które atakują rośliny, staje się coraz bardziej intensywny.

Nie pomaga w tym fakt, iż ludzka populacja przekroczyła właśnie 8 miliardów i gna do przodu – nasze potrzeby żywieniowe są więc coraz większe. Z drugiej strony, zaledwie 15 gatunków roślin uprawnych dostarcza ludności świata aż 90 proc. wartości energetycznej, a z tego dwie trzecie stanowią: ryż, kukurydza i pszenica. Są one podstawą wyżywienia ponad 4 miliardów ludzi. Te życiodajne gatunki znajdują się pod coraz większą presją zarówno warunków klimatycznych, jak i atakujących je chorób. Oby nauka potrafiła szybko reagować w obliczu niebezpieczeństw, które w przyszłości mogą dotknąć najcenniejsze światowe uprawy.

* tak naprawdę to nie odmiana, ale kultywar, czyli odrębny typ uprawny, który jest trwały i ma jasno wyróżniające się cechy, jednak dla uproszczenia będę używała terminu „odmiana”