211service.com
Gjenoppfinne ris for en verden transformert av klimaendringer
UC Davis plantegenetiker Pamela Ronald ønsker å lage risvarianter som kan overleve under tøffere forhold, inkludert hyppigere tørke. 4. mai 2017
Molly Matalon
Pamela Ronald står foran to rader med risplanter, som spirer fra sorte plastpotter, i et kvelende drivhus i utkanten av University of California, Davis, campus.
Forskere i Ronalds plantegenetikklaboratorium sultet gresset med vann i mer enn en uke. De til høyre, kontrollen i det pågående eksperimentet, gulner og kollapser. Bladene i de tilstøtende plantene, utstyrt med et ekstra gen, er tykke, høye og grønne.
Håpet er at disse eller lignende genetiske endringer kan hjelpe ris og andre avlinger til å overleve ødeleggende tørke, og forhindre matmangel i noen av de fattigste delene av verden. Ronald, en trimforsker med kort brunt hår, smiler mens hun ser ned på de tidlige resultatene.
Hun har brukt de siste tre tiårene på å gjøre ris, en matvare for mer enn halvparten av verdens befolkning, mer motstandsdyktig mot miljøstress. Hun var en sentral aktør i en av de største nye suksesshistoriene innen plantegenetikk, og isolerte et gen som lar ris overleve lengre perioder med flom. Det er en stor utfordring i lavtliggende deler av Asia, og utslette rundt fire millioner tonn ris hvert år bare i India og Bangladesh. Et tiår etter oppdagelsen av laboratoriet hennes dyrker mer enn fem millioner bønder risvarianter konstruert med det såkalte Sub1-genet, som dekker mer enn to millioner hektar over hele Asia.
Den siste forskningen kan være enda mer betydningsfull, ettersom klimaendringene øker hyppigheten og intensiteten av tørke over store deler av jorden, og truer matsikkerheten og stabiliteten til hele nasjoner. Antall ekstreme tørkeperioder kunne dobbelt ved slutten av århundret, ødeleggende jorder og bønder over hele Sør-Asia og Afrika sør for Sahara .
Ronalds arbeid gir en kraftig uttalelse for potensialet til moderne genetiske verktøy for å bevare levebrød og liv, og tilbyr en motfortelling til den utbredte frykten og forvrengningen rundt genmodifiserte avlinger (se Hvorfor vi trenger genetisk modifisert mat ). Dette fokuset på gener i maten vår er en distraksjon fra de virkelig, virkelig viktige sakene, sier hun. Hvordan kan vi redusere bruken av giftige stoffer? Hvordan kan vi mate de fattige og underernærte? Hvordan kan vi være sikre på at bøndene har tilgang til frø, og at forbrukerne har råd til maten som produseres?
Pamela Ronald blir hands-on med en risplante.
Fjellblomster
Ronald vokste opp i San Mateo, California. Moren hennes var en dyktig gartner og kokk. Faren hennes var en forretningsmann som flyktet fra Nazi-Tyskland som barn.
År etter ankomst til California, bygde han en 500 kvadratmeter stor hytte i sørlige Lake Tahoe, hvor familien tilbrakte sommerferier. En varm dag da hun var rundt 15, gikk Ronald og brødrene hennes en bratt sti inn i High Sierra. Ved salen kom de tilfeldigvis på et par som svevde over en bok. De var et par profesjonelle botanikere som katalogiserte blomster. Hun hadde utviklet en hengivenhet for planter fra tiden hun tilbrakte med moren sin i hagen og på kjøkkenet, men dette var første gang hun innså at du kunne leve av å jobbe med dem.
På slutten av 1980-tallet, under doktorgradsprogrammet hennes ved UC Berkeley, begynte Ronald å jobbe med paprika og tomater. Men da hun begynte på postdoktorarbeidet, bestemte hun seg for å flytte fokus til ris, og innså at selv små fremskritt i stresstoleranse for en så kritisk avling kunne hjelpe mange mennesker. Tomater og paprika er viktig til salat, men jeg ville jobbe med kveldsmaten, sier hun. Jeg ønsket å jobbe med en hovedmatavling, jeg ville flytte til noe viktigere.
Ronald ankom UC Davis som assisterende professor i 1992. Det lille, firkantede kontoret hennes bærer tegn på arbeidet hun har gjort siden, inkludert asiatiske billedvev, illustrasjoner og omslag fra tidsskriftsartikler, og utvalgte kopier av ' Morgendagens bord: Økologisk landbruk, genetikk og matens fremtid, ' boken fra 2008 hun skrev sammen med mannen sin, Raoul Adamchak, som underviser i økologisk landbruk ved UC Davis .
Ronalds arbeid med flomtolerant ris startet på midten av 1990-tallet, som et US Department of Agriculture-finansiert samarbeid med kolleger ved UC Davis. I løpet av et tiår identifiserte og isolerte teamet Sub1-genet i en eldgammel, men upopulær indisk rissort, kjent som landrase, som gjør det mulig for den å overleve selv når den var nedsenket under vann i mer enn to uker. Siden den gang har det Filippinske-baserte International Rice Research Institute, støttet av mer enn 70 millioner dollar i finansiering fra Bill og Melinda Gates Foundation, avlet dette genet til 10 populære asiatiske risvarianter. På sin side la den ideelle organisasjonen frøene i hendene på bønder i India, Bangladesh, Indonesia, Nepal og andre nasjoner.
Ris er en tøff avling å dyrke, som krever mye arbeid og mye vann. For mye på en gang dreper det, men det gjør for lite også. Det tar bare en uke uten regn å redusere avlingene betydelig i kuperte risdyrkingsområder.
Utfordringene med risproduksjon vil garantert bli verre i mange områder, ettersom klimaendringer øker temperaturene, reduserer nedbør enkelte steder og øker flom eller havnivåstigning i andre.
Under et scenario med høye klimagassutslipp ville risavlingene være nesten 15 prosent lavere enn ellers forventet ved midten av århundret, og prisene ville være 30 prosent høyere, ifølge en 2015-rapport i miljøforskningsbrev.
Endre jordbrukspraksis og gjødslingseffekten av økt karbondioksid kan oppveie noen av disse klimapåvirkningene. Men det kommer til å bli mye vanskeligere og dyrere å opprettholde avkastningen på mange områder, og rike nasjoner vil ha langt større evner enn fattige til å gjøre de nødvendige endringene, sier Keith Wiebe, seniorforsker ved International Food Policy Research Institute.
Avlinger som er endret for å overleve tøffere miljøforhold vil være et avgjørende verktøy for å hjelpe småbønder som produserer i de mer tropiske miljøene, som vil være mest utsatt for klimasjokk, sier Alain de Janvry, en økonom i UC Berkeley.
Arbeidet ved Ronalds laboratorium med tørketolerante rissorter er i en tidlig fase. Hun nekter å diskutere detaljer, inkludert den grunnleggende tilnærmingen, før de har utført ytterligere eksperimenter for å bekrefte de første resultatene og publisere funnene deres.
Andre forskere jorden rundt kappløper også for å utvikle tørkebestandige avlinger, og har allerede oppnådd noen fremskritt, inkludert sprayer , hybrider , og genetiske endringer som hjelper avlinger med å bytte til vannbevarende moduser ved tidligere tegn på problemer, eller på annen måte lar planter klare seg med mindre fuktighet.
Men større fremskritt vil være nødvendig for å møte de økende utfordringene fremover, og tørketoleranse er et vanskelig problem. Egenskapen involverer generelt ulike gener og cellulære kommunikasjonsveier. Det er avgjørende at eventuelle forbedringer ikke går på bekostning av avling, smak og andre kvaliteter som er viktige for bønder og forbrukere. Og det ser ut til å være harde grenser for hvor mye som noen gang kan oppnås, siden alle planter trenger vann.
Overskyet
På en overskyet lørdag i slutten av april sto Ronald på scenen på et murtorg i utkanten av San Francisco Bay, og talte til den skiltsvingende folkemengden som var samlet til March for Science. Vitenskapen er basert på data, ikke på alternative fakta, sa hun og stoppet for applaus på slutten av de fleste setninger. Vitenskap er ikke en buffet der folk kan velge og vrake de delene de liker, og kaste ut resten.
Men det gjør selvfølgelig folk. Den svakeste applausen i talen hennes foran publikum, hovedsakelig samlet for å protestere mot Trump-administrasjonens fornektelse av klimavitenskap, var da hun sa at vitenskapen hadde forbedret Californias frukt, grønnsaker og nøtter. Med andre ord, da hun brukte et øyeblikk på å anerkjenne et felt som kunne bidra til å løse noen av problemene som oppstår fra et klima i endring. Det var typisk Ronald, fast bestemt på å hevde hvor hun mener vitenskapen fører, uansett hvem publikummet. Genmodifiserte avlinger har blitt utrolig omstridte, ofte fremstilt som hensynsløse forsøk på å fikle med Moder Natur kun til fordel for frøkonglomerater. Men Ronald hevder at vitenskapen viser at de har vært både trygge og nyttige. Hun offentlig sparret med Union of Concerned Scientists om disse spørsmålene, foreslo Greenpeace var feiltolking av data , og kritiserte Vermonts lover om GMO-merking på disse sidene (se How Scare Tactics on GMO Foods Hurt Everybody). Å påta seg rollen som offentlig ansikt for feltet har selvfølgelig skaffet henne kritikere. GMOWatch kalte henne en GMO-propagandist, og gledet seg over å fremheve at laboratoriet hennes trakk tilbake et par papirer i 2013, pga. feilmerkede bakteriestammer og en feilprøve. (Andre rost laboratoriet for å oppdage sin egen feil, og anstrenge for å korrigere posten.)
De største bekymringene rundt GMO dreier seg om transgene planter, som soyabønner eller mais konstruert med et fremmed bakteriegen som muliggjorde bruk av Monsantos Roundup ugressmiddel.
Relatert historie
Les Neste Klimaendringer vil gjøre det stadig vanskeligere mate verden. Bioteknologiske avlinger vil ha en essensiell rolle i å sikre at det er nok å spise. Men Ronalds forskning fremhever den bredere definisjonen og løftet for genetiske endringer. Sub1-ris omgikk ethvert anti-GMO-tilbakeslag fordi selv om det krevde moderne genetikks verktøy for å isolere og uttrykke genet, bærer det ikke med seg noe ikke-ris-DNA. Egenskapen fra en rissort ble lagt til andre gjennom moderne avlsmetoder, fremskyndet ved å analysere DNAet til avkom for å unngå falske veier.
Ronald bemerker at enhver større matavling har blitt endret av menneskehender på en eller annen måte. Og noen av de viktigste fremskrittene i fremtiden, for å forbedre utbytte, ernæring, miljøtoleranse eller biodrivstoff, kan bare være mulig med stadig kraftigere genredigeringsteknologier som TALENs og CRISPR.
Det som bør ha betydning for lovgivere, regulatorer eller kritikere er ikke hvilket redskap som ble hentet fra den stadig fremskredende genetiske verktøykassen, men om det ga en positiv eller negativ innvirkning på menneskers helse eller miljøet. På dette tidspunktet har vi en fire-tiårs historie med genteknologi i planter, medisin og ost, uten bevis for skade, sier Ronald.
Faren er at ubegrunnet frykt kan gå på bekostning av å lindre ekte menneskelig lidelse, hvis feilaktige regler bremser vitenskapen, eller protesterer hindre frø og avlinger fra å nå bøndene og forbrukerne som trenger dem mest. For Ronald bør det virkelige målet være bærekraft i vid forstand, å bruke hvilken som helst kombinasjon av avl, økologisk landbruk eller genetisk teknologi hjelper oss å mate en voksende befolkning uten å kreve høyere miljøkostnader.
Vi må lage politikk basert på bevis, og basert på en bredere forståelse av landbruket, sier Ronald. Det er reelle utfordringer for bøndene, og vi må stå sammen om å bruke all passende teknologi for å takle disse utfordringene.