211service.com
Genopfinde ris til en verden transformeret af klimaændringer
UC Davis plantegenetiker Pamela Ronald ønsker at skabe rissorter, der kan overleve under hårdere forhold, herunder hyppigere tørke. 4. maj 2017
Molly Matalon
Pamela Ronald står foran to rækker af risplanter, der spirer fra sorte plastikpotter, i et kvælende drivhus i udkanten af University of California, Davis, campus.
Forskere i Ronalds plantegenetik-laboratorium sultede græsset af vand i mere end en uge. Dem til højre, kontrollen i det igangværende eksperiment, gulner og falder sammen. Bladene i de tilstødende planter, udstyret med et tilføjet gen, er tykke, høje og grønne.
Håbet er, at disse eller lignende genetiske ændringer kan hjælpe ris og andre afgrøder med at overleve ødelæggende tørker og forhindre fødevaremangel i nogle af de fattigste dele af verden. Ronald, en trim videnskabsmand med kort brunt hår, smiler, mens hun ser ned på de tidlige resultater.
Hun har brugt de sidste tre årtier på at gøre ris, en fødevare til mere end halvdelen af verdens befolkning, mere modstandsdygtig over for miljøbelastning. Hun var en central spiller i en af de største nyere succeshistorier inden for plantegenetik, idet hun isolerede et gen, der tillader ris at overleve længere perioder med oversvømmelser. Det er en kæmpe udfordring i lavtliggende dele af Asien, der udsletter omkring fire millioner tons ris hvert år alene i Indien og Bangladesh. Et årti efter hendes laboratoriums opdagelse dyrker mere end fem millioner bønder risvarianter, der er konstrueret med det såkaldte Sub1-gen, der dækker mere end to millioner hektar i hele Asien.
Den seneste forskning kan være endnu mere betydningsfuld, da klimaforandringerne øger hyppigheden og intensiteten af tørker på tværs af store dele af Jorden, hvilket truer fødevaresikkerheden og stabiliteten i hele nationer. Antallet af ekstreme tørkeperioder kunne dobbelt i slutningen af århundredet, ødelæggende marker og bønder i hele Sydasien og Afrika syd for Sahara .
Ronalds arbejde giver en kraftfuld erklæring om potentialet i moderne genetiske værktøjer til at bevare levebrød og liv, og tilbyder en modfortælling til den udbredte frygt og forvrængning omkring genetisk modificerede afgrøder (se Hvorfor vi har brug for genetisk modificerede fødevarer). Dette fokus på gener i vores mad er en distraktion fra de virkelig, virkelig vigtige spørgsmål, siger hun. Hvordan kan vi reducere brugen af giftige input? Hvordan kan vi brødføde de fattige og underernærede? Hvordan kan vi være sikre på, at landmændene har adgang til frø, og at forbrugerne har råd til den mad, der produceres?
Pamela Ronald kommer i gang med en risplante.
Bjerg blomster
Ronald voksede op i San Mateo, Californien. Hendes mor var en talentfuld gartner og kok. Hendes far var en forretningsmand, der flygtede fra Nazityskland som barn.
År efter ankomsten til Californien byggede han en 500 kvadratmeter stor hytte i det sydlige Lake Tahoe, hvor familien tilbragte sommerferier. En varm dag, da hun var omkring 15, vandrede Ronald og hendes brødre en stejl sti ind i High Sierra. Ved sadlen stødte de på et par, der svævede over en bog. De var et par professionelle botanikere, der katalogiserede blomster. Hun havde udviklet en kærlighed til planter fra den tid, hun tilbragte med sin mor i haven og køkkenet, men det var første gang, hun indså, at man kunne leve af at arbejde med dem.
I slutningen af 1980'erne, under sit ph.d.-program ved UC Berkeley, begyndte Ronald at arbejde med peberfrugter og tomater. Men da hun begyndte sit postdoktorale arbejde, besluttede hun at flytte sit fokus til ris, idet hun indså, at selv små fremskridt i stresstolerance for en så kritisk afgrøde kunne hjælpe mange mennesker. Tomater og peberfrugt er vigtigt til salat, men jeg ville arbejde med aftensmaden, siger hun. Jeg ville arbejde på en basisfødevareafgrøde, jeg ville flytte til noget vigtigere.
Ronald ankom til UC Davis som adjunkt i 1992. Hendes lille, firkantede kontor bærer tegn på det arbejde, hun har udført siden, herunder asiatiske gobeliner, illustrationer og forsider fra tidsskriftsartikler og opstillede kopier af ' Morgendagens bord: Økologisk landbrug, genetik og fremtiden for fødevarer, ' bogen fra 2008, hun skrev sammen med sin mand, Raoul Adamchak, som underviser i økologisk landbrug på UC Davis .
Ronalds arbejde med oversvømmelsestolerante ris startede i midten af 1990'erne, som et amerikansk landbrugsministerium-finansieret samarbejde med kolleger ved UC Davis. I løbet af et årti udpegede og isolerede holdet Sub1-genet i en gammel, men upopulær indisk rissort, kendt som landrace, der gør det muligt for det at overleve, selv når det var nedsænket under vand i mere end to uger. Siden da har det Filippinske-baserede International Rice Research Institute, støttet af mere end 70 millioner dollars i finansiering fra Bill and Melinda Gates Foundation, avlet dette gen til 10 populære asiatiske risvarianter. Til gengæld lagde nonprofit-organisationen frøene i hænderne på landmænd i Indien, Bangladesh, Indonesien, Nepal og andre nationer.
Ris er en svær afgrøde at dyrke, der kræver meget arbejde og meget vand. For meget på én gang dræber det, men det gør for lidt også. Det tager kun en uge uden regn at reducere udbyttet markant i bakkede risdyrkningsområder.
Udfordringerne med risproduktion vil kun blive værre i mange områder, da klimaændringer hæver temperaturerne, reducerer nedbør visse steder og øger oversvømmelser eller stigning i havniveauet i andre.
Under et scenarie med høje drivhusgasemissioner ville risudbyttet være næsten 15 procent lavere end ellers forventet i midten af århundredet, og priserne ville være 30 procent højere, ifølge en 2015 rapport i Miljøforskningsbreve.
Ændring af landbrugspraksis og gødningseffekten af øget kuldioxid kan opveje nogle af disse klimapåvirkninger. Men det bliver meget sværere og dyrere at opretholde udbyttet på mange områder, og rige nationer vil have langt større muligheder end fattige til at foretage de nødvendige ændringer, siger Keith Wiebe, seniorforsker ved International Food Policy Research Institute.
Afgrøder, der er ændret for at overleve hårdere miljøforhold, vil være et afgørende værktøj til at hjælpe små landmænd, der producerer i de mere tropiske miljøer, som vil være de mest udsatte for klimachok, siger Alain de Janvry, økonom i UC Berkeley.
Arbejdet på Ronalds laboratorium med tørketolerante rissorter er i en tidlig fase. Hun afviser at diskutere detaljer, herunder den grundlæggende tilgang, indtil de har udført yderligere eksperimenter for at verificere de første resultater og offentliggjort deres resultater.
Andre videnskabsmænd jorden rundt er også kapløb om at udvikle tørke-resistente afgrøder, og har allerede opnået nogle fremskridt, bl.a sprays , hybrider , og genetiske ændringer der hjælper afgrøder med at skifte til vandbevarende tilstande ved tidligere tegn på problemer, eller på anden måde gør det muligt for planter at klare sig med mindre fugt.
Men større fremskridt vil være påkrævet for at imødegå de voksende udfordringer forude, og tørketolerance er et vanskeligt problem. Egenskaben involverer generelt forskellige gener og cellulære kommunikationsveje. Det er afgørende, at eventuelle forbedringer ikke sker på bekostning af udbytte, smag og andre kvaliteter, der er vigtige for landmænd og forbrugere. Og der ser ud til at være hårde grænser for, hvor meget der nogensinde kan opnås, da alle planter har brug for vand.
Overskyet
På en overskyet lørdag i slutningen af april stod Ronald på scenen på en murstensplads i udkanten af San Francisco-bugten og talte til den skiltsvingende skare, der var samlet til March for Science. Videnskaben er baseret på data, ikke på alternative kendsgerninger, sagde hun, mens hun holdt pause for klapsalver i slutningen af de fleste sætninger. Videnskab er ikke en buffet, hvor folk kan vælge og vrage de dele, de kan lide, og smide resten ud.
Men det gør folk selvfølgelig. Den svageste bifaldslinje i hendes tale foran folkemængden, der stort set var samlet for at protestere mod Trump-administrationens benægtelse af klimavidenskab, var, da hun sagde, at videnskaben havde forbedret Californiens frugter, grøntsager og nødder. Med andre ord, da hun brugte et øjeblik på at anerkende et felt, der kunne hjælpe med at løse nogle af de problemer, der opstår som følge af et skiftende klima. Det var typisk Ronald, fast besluttet på at hævde, hvor hun mener, at videnskaben fører hen, uanset publikum. Genmodificerede afgrøder er blevet utroligt omstridte, bredt portrætteret som hensynsløse forsøg på at pille ved Moder Natur udelukkende til fordel for frøkonglomerater. Men Ronald hævder, at videnskaben viser, at de har været både sikre og gavnlige. Hun offentligt sparret med Union of Concerned Scientists om disse spørgsmål, foreslog Greenpeace var fejlfortolkning af data , og kritiserede Vermonts GMO-mærkningslove på disse sider (se How Scare Tactics on GMO Foods Hurt Everybody). At påtage sig rollen som offentligt ansigt for feltet har selvfølgelig givet hende kritik. GMOWatch kaldte hende en GMO-propagandist, og svælgede i at fremhæve, at hendes laboratorium trak et par papirer tilbage i 2013, pga. forkert mærkede bakteriestammer og en defekt test. (Andre rost laboratoriet for at opdage deres egen fejl, og tager smerter for at rette optegnelsen.)
De største bekymringer over GMO'er er centreret om transgene planter, såsom sojabønner eller majs, der er konstrueret med et fremmed bakteriegen, der gjorde det muligt at bruge Monsantos Runde op herbicid.
Relateret historie
Læs Næste Klimaforandringerne vil gøre det stadig sværere fodre verden. Bioteknologiske afgrøder vil have en væsentlig rolle i at sikre at der er nok at spise. Men Ronalds forskning fremhæver den bredere definition og løfte om genetiske ændringer. Sub1-ris omgik enhver anti-GMO-reaktion, fordi selvom det krævede moderne genetiks værktøjer til at isolere og udtrykke genet, bærer det ikke noget ikke-ris-DNA med. Egenskaben fra en rissort blev føjet til andre gennem moderne avlsmetoder, fremskyndet ved at analysere afkoms DNA for at undgå falske stier.
Ronald bemærker, at enhver større fødevareafgrøde er blevet ændret af menneskehænder på en eller anden måde. Og nogle af de vigtigste fremskridt i fremtiden, for at forbedre udbytte, ernæring, miljøtolerance eller biobrændstoffer, er muligvis kun mulige med stadig mere kraftfulde genredigeringsteknologier såsom TALENs og CRISPR.
Det, der burde have betydning for lovgivere, regulatorer eller kritikere, er ikke, hvilket redskab der blev trukket fra den stadigt fremadskridende genetiske værktøjskasse, men om det havde en positiv eller negativ indvirkning på menneskers sundhed eller miljøet. På dette tidspunkt har vi fire årtiers track record af genteknologi i planter, medicin og ost, uden tegn på skade, siger Ronald.
Faren er, at ubegrundet frygt kan komme på bekostning af at lette virkelige menneskelige lidelser, hvis vildledende regler bremser videnskaben eller protesterer forhindre frø og afgrøder fra at nå de landmænd og forbrugere, der har mest brug for dem. For Ronald bør det virkelige mål være bæredygtighed i bredeste forstand, idet anvendelse af enhver kombination af avl, økologisk landbrug eller genetisk teknologi hjælper os med at brødføde en voksende befolkning uden at kræve højere miljøomkostninger.
Vi skal lave politik baseret på evidens, og baseret på en bredere forståelse af landbruget, siger Ronald. Der er reelle udfordringer for landmændene, og vi skal stå sammen om at bruge alle passende teknologier til at tackle disse udfordringer.