Det finns en ingrediens som varje enskild gröda är helt beroende av - vatten.

Producenter har implementerat bevattning och finjusterade kulturella metoder för att få ut det mesta av tillgänglig fukt, men markförhållanden och oförutsägbar nederbörd kan fortfarande göra grödor sårbara för avkastningsreducerande torka.

Växter tappar också liter vatten dagligen genom transpiration. Transpiration, eller förlust av vatten genom växtvävnad, står för mer än 98 procent av det vatten som växterna tar upp.

"Att identifiera växtfysiologiska egenskaper som minimerar effekterna av torka verkar vara det bästa alternativet för att öka avkastningen under förhållanden med vattenunderskott, "säger Avat Shekoofa, biträdande professor vid University of Tennessee Department of Plant Sciences. "En egenskap som visar stor potential för att spara vatten bland radgrödor är begränsad transpiration under högt atmosfäriskt ångtrycksunderskott."

Ångtrycksunderskott (VPD) är skillnaden mellan vattenångtrycket inuti bladet och luftens vattentryck vid en viss temperatur. Under höga VPD -förhållanden, som vanligtvis inträffar mitt på dagen, vatten passerar genom växtvävnad, specifikt stomata. Dock, grödor som uppvisar begränsad transpirationsegenskap kommer att begränsa transpiration under höga VPD-förhållanden genom att delvis stänga sin stomi, vilket bevarar markvattennivåerna för senare användning.

"När stomatan stänger delvis, istället för att tappa vatten genom transpiration, dessa växter kan spara det vattnet till senare under säsongen och kan upprätthålla produktiviteten genom spannmålsfyllningssteget, säger Shekoofa.

Att bevara vatten samtidigt som det ger skörden är inte bara en jordbrukares oro - det är en mänsklig oro. Med en växande världsbefolkning och begränsade mark- och vattenresurser, identifiera grödor med vattenbesparande potential kan vara en central fråga för framtiden för livsmedels- och vattensäkerhet.

Shekoofa har studerat svaret på transpirationshastighet med ökande VPD hos flera grödor, inklusive sojabönor, majs, sorghum och jordnötter. I en studie från 2017 vid West Tennessee AgResearch and Education Center, hon testade sex bomullsodlingar för uttryck för den begränsade transpirationsegenskapen och observerade den i en (Phytogen 490 W3FE). Detta är första gången denna egenskap har observerats i en kommersiellt tillgänglig bomullssort i mitten av söder.

"Mer än 92 procent av bomullsproduktionen i min delstat Tennessee är torrland, och producenter har få alternativ för att mildra torktryck, "säger Shekoofa, som presenterade dessa fynd vid Beltwide Cotton Conference 2018. "Som med alla grödor, att identifiera en sort som uppvisar hög vattenbesparingspotential kommer att vara till hjälp för producenter som vill upprätthålla produktionen genom framtida torka. Till exempel, en visad fördel med DuPont Pioneers AQUAmax-majshybrider är deras uttryck för begränsad transpiration. "

Även om den begränsade transpirationsegenskapen har identifierats i flera grödor, det är inte allmänt tillgängligt i kommersiella sorter. Shekoofa säger att nästa utmaning är att tillämpa egenskapen i avelsprogram. Det finns frågor om hur lätt det kommer att vara tillgängligt för avkommelinjer, men enligt en studie medförfattare av Shekoofa i januari-numret av Journal of Crop Improvement , det verkar finnas en stark möjlighet att överföra den begränsade transpirationsegenskapen till avkomma.

"Resultaten visade att med en förälder som uppvisar den begränsade transpirationsegenskapen, en rimlig andel av avkomman uttryckte en brytpunkt som skulle uppnå torktolerans i fältet. Detta är uppmuntrande för framtida torktolerant grödor. "

Shekoofa kommer att fortsätta sin forskning med fokus på att identifiera begränsade transpirationsdrag hos sojabönor och bomullssorter.