Restaurering av åkermarker i Great Basin tar en ny riktning när forskare försöker hitta det perfekta fröbeståndet att använda för de många olika ekosystemen över 70 miljoner tunnland - inhemska frön som är lokalt anpassade till förhållandena.

Markförvaltare har spenderat miljontals dollar på frön under de senaste decennierna för att använda i sina restaureringsinsatser, men alltför ofta, se bara minimala resultat för att reparera skador från en löpeld, introduktion av invasiva arter eller överbetning. En ny $ 500, 000 USDA National Institute of Food and Agriculture -finansierat projekt vid University of Nevada, Reno kommer att använda genetiska studier och nya fröbestånd och såstrategier för att hitta de mest kompatibla frö- och utsädeskombinationerna för de olika zonerna i det massiva stora bassängen.

"Vi har arbetat med att återställa Great Basin -ekosystem i åratal, "Beth Leger, docent i växtekologi vid University's College of Agriculture, Bioteknik och naturresurser, sa. "Jag är mest upphetsad över denna insats när vi försöker nya tillvägagångssätt, och förhoppningsvis kommer markförvaltare att dra nytta av nya metoder. "

Den fyraåriga studien, med titeln "Rethinking Seed Sources In Rangeland Restoration:Ecological Genetic, Funktionella egenskaper, Och Community Approaches In The Great Basin "pågår, med miljontals inhemska frön från sju växtarter som redan samlats in sedan projektet startade i somras.

"Vi tillämpar en växtekologi och genetisk hanteringsmetod i ett förvaltningssammanhang, och kommer att använda det vi hittar för att förbättra restaureringen, "Leger, en av de två ledande forskarna på projektet, sa. "Frön från utanför stora bassängen har använts tidigare med liten framgång, och vårt tillvägagångssätt undersöker användningen av inhemska frön som växer under lokala förhållanden, jord, klimat och med annan växtlighet. "

Laget, med hjälp av doktorander under sommaren och till hösten, har redan samlat frön från runt stora bassängen, inklusive från gräs, buskar och blommande växter.

"Vår doktorand Allison har varit som en maskin, samla allt vi behöver från 16 platser i den norra delen av bassängen, "Sa Leger." Hon har organiserat det hela med pärmar och flikar, och frön finns i påsar och lådor förvarade från golv till tak. Dessa kommer att användas för att odla växter från vilda samlingar i fältet och i växthusförsök. Vi kommer att identifiera utsäde och sådddrag som förbättrar etablering i torra, invaderade system för sju inhemska gräs, blommande växter och buskarter. "

Den befolkningsgenetiska delen av projektet kommer att beskriva mångfald och geografisk struktur hos dessa viktiga men undersökta arter, frågar hur genetisk variation påverkar frökällans prestanda.

Nya verktyg för restaurering

"Detta är nästa steg för oss, för restaurering, ta med de nya befolkningsgenomiska verktygen till Nevada som inte har använts här tidigare, "Biträdande professor Thomas Parchman, som specialiserat sig på evolutionär och ekologisk genetik vid University's College of Science, sa.

Även om det är allmänt överens om att inhemska växtarter kommer att prestera bättre än andra frökällor, denna studie kommer också att titta på hur skillnader i genetisk variation kan hjälpa till att förutsäga vilka källor som kommer att prestera bättre, både ensam och i högpresterande blandningar.

Parchman kommer att generera och analysera genomiska befolknings- och landskapsgenomdata för de sju växtarterna över stora bassängen. Specifikt, hans laboratorium kommer att kvantifiera landskapsgenetisk struktur för att överväga hur den geografiska skalan för lokal anpassning kan påverka restaureringsresultat, och för att kvantifiera genetisk mångfald inom populationer, fråga om populationer med större mångfald eller genflöde ger bättre källor än mer isolerade och genetiskt avvikande populationer.

"Det har varit tio år med huvudskrapa, "Sa Parchman." Detta är nästa steg, att föra in ett populationsgenetiskt perspektiv i ekvationen och titta på interaktioner mellan olika arter som en mer framgångsrik väg till restaurering. "

Att använda elever i fältet för att samla frön hjälper till att få data snabbt. Parchmans laboratorium kommer att extrahera DNA och sekvensera de olika arterna.

Projektet kommer att koppla växthus- och fältförsök med ekologiska genomiska data för att utvärdera geografisk karakterisering och genetisk variation i samband med lokal anpassning och restaurering.

"Vi kommer att använda några planterings- och odlingstekniker, både på fältet och i växthusen - börjar först med tre tomter - en nära Reno, en i Oregon och en nära Orovada i norra Nevada); och så småningom fem trädgårdar, "Sa Leger." Vi ska plantera 16, 000 frön i marken i oktober 2018. "

Dessutom, de kommer att plantera trädgårdar från olika källpopulationer för varje art, för att avgöra om restaurering är mer framgångsrik när de bästa frökällorna för varje art är sammansatta till en högpresterande blandning, eller om det är mer effektivt att återställa grupper med samlingar allt från singel, potentiellt samutvecklad, gemenskaper.

Upprätthålla jordbruksmetoder

"Vårt projekt överensstämmer med NIFA Agro-ecosystems Management Program, när vi tittar på nya sätt för naturresurser i denna region att upprätthålla den dominerande jordbruksmetoden och förbättra ytterligare ekosystemtjänster, "Säger Leger." Vi letar efter en mer konstant, tillförlitlig produktivitet så att odlare kan beta mer hållbart. Med stauder som fluktuerar mindre, ranch är bättre. "

Great Basin Rangelands tjänar många funktioner, tillhandahålla viktiga resurser för animalieproduktion, en vidsträckt vilda djurlivsmiljö och allmän mark för rekreation och upprätthållande av den inhemska biologiska mångfalden. Störningar från mänsklig aktivitet och introduktioner av invasiva arter omvandlar miljontals tunnland flerårig sagebrush -livsmiljö till årliga gräsmarker.

I delstaten Nevada, som omfattar mycket av det stora bassängen, mer än 63 procent av staten tilldelades aktiva betetilldelningar 2015. Intäkterna från boskap och kalvproduktion stod för 32 procent av Nevada jordbruksintäkter, med mycket produktion som sker på offentliga områden. Förutom att tillhandahålla foder till boskap, dessa agroekosystem stöder också en mängd olika inhemska växter och vilda djur, inklusive sällsynta arter och arter av oro, som pygmy kaniner, salvie och andra vilda djur som är mycket beroende av inhemsk flerårig vegetation.

"Vi arbetar för att minska den årliga invasiva växtdominansen - försöker hjälpa längs de inhemska perennerna att hjälpa balansen mellan ranch och djurliv, "Leger sa." Vårt övergripande mål är att förbättra processen genom vilken vi återställer de konverterade årliga områdena till inhemska växtsamhällen. "