Copenhagen, Denmark
October 3, 2011
New support needed to tap the genetic potential of seed banks with increased aid from biotechnology
Responding to appeals from African leaders for new tools to deal with the effects of climate change on food production, the CGIAR Research Program on Climate Change, Agriculture and Food Security (CCAFS) has released a series of studies focused on “climate proofing” crops critical to food security in the developing world.
The studies constitute various chapters in a new book titled Crop Adaptation to Climate Change from John Wiley & Sons, which was developed by an international team of the world’s leading climate and agricultural researchers to provide adaptation strategies for more than a dozen crops—such as potatoes, beans, bananas and cassava—on which billions of people depend worldwide.
A farmer with climbing beans in the Democratic Republic of Congo. A new study finds that modest temperature and rainfall changes significantly reduce the area suited for this crop. Photo: N. Palmer (CIAT).
The studies describe how climate change could threaten food production and how specific adaptation strategies could neutralize or at least significantly lessen the impact. They argue that investments are urgently needed to identify important genetic traits, including drought tolerance and pest resistance, which will be critical for helping farmers adapt to new growing conditions.
“In these studies, we’ve brought together the best climate science with the best knowledge of crop improvement to spell out how crops will be affected and what plant breeders can do to avert or at least cushion potentially devastating blows,” said Julian Ramirez, a scientist at the Colombia-based International Center for Tropical Agriculture (CIAT) and one of the authors of the studies.
The studies indicate that many of the critical traits farmers will need to deal with hotter, dryer, and in some cases, wetter conditions likely reside in seeds now safeguarded by international crop genebanks. But researchers note that tapping the potential of plant genetic resources, particularly the rich vein of traits contained in the wild relatives of key crops, will require more intensive application of cutting edge biotechnology, including new tools from the rapidly developing fields of genomics and transgenics.
“These results offer plant breeders a strong foundation for establishing research priorities for the next two decades, which is about the time they’ll need to develop new generations of crop varieties suited to shifting agriculture environments,” said Bruce Campbell, CCAFS director.
The studies indicate that the most direct impact on crop yields will come from changes in temperature and rainfall. But they also warn that indirect effects of climate change could result from altered incidence of pests and disease, though these changes will not always be for the worse.
Scientists report that the potato, for example, a dietary staple for millions of people around the world, is especially vulnerable to heat stress, which reduces growth and starch formation. Rising temperatures in southern Africa and tropical highlands worldwide could be particularly hazardous. Scientists believe that developing and distributing heat-tolerant potato varieties could reduce climate-related damage for about 65 percent (7.7 million hectares) of the world’s potato crop.
Current climatic constraints to crop suitability. Source: Julian Ramirez-Villegas (CIAT/CCAFS/University of Leeds)
Also of concern is the potato tuber moth, which could spread northward and to higher elevations as a result of climate change. But drier, warmer summers in some regions will likely depress the incidence of potato’s worst disease – late blight, which caused Ireland’s potato famine in the 19th century.
Data on the projected impacts of climate change on bananas, beans, cassava and potatoes are available on the website of the recently launched Adaptation and Mitigation Knowledge Network (AMKN). This online platform brings together a large volume of knowledge from diverse sources about climate mitigation and adaptation and links it to interactive maps. Users can access tools and information, such as climate models, drought indexes, and socio-economic data about agriculture, together with farmer comments on video and photos from pilot sites across the tropics.
“Until now, all this information has been widely dispersed, making it hard for scientists, policy-makers, and civil society actors to get a proper grasp of the complex interactions between agriculture and climate change,” said Andy Jarvis, an agricultural geographer at CIAT who also oversees CCAFS research on climate change adaptation. “By making key information freely and easily available for the first time, the AMKN should greatly enhance our understanding of the threat that climate change poses to food security and ultimately our ability to curb the threat.”
For many crops, developing the traits needed to cope with climate change promises to be a long, arduous process, the new studies suggest. Past banana and potato breeding has focused mainly on yield, product quality, and pest- and disease-resistance, while tolerance to drought and heat has received scant attention.
Yet, scientists express confidence that the thousands of samples of traditional varieties and crop wild relatives held in genebanks likely contain a wide diversity of tolerance traits. Though largely neglected in modern crop breeding, traditional varieties and crop wild relatives could play a vital role in helping farmers adapt to climate change, despite the challenges of crossing species that are distantly related.
To overcome those barriers, researchers say they need more detailed information on the traits contained in crop genebanks and more support for deploying biotechnology tools to gather and use this information.
"This pioneering research, which considers crop-by-crop how climate change will alter food production in the future, opens up new windows of opportunity for research to deal with the challenges that farmers face around the world," said Campbell. "But given how rapidly growing conditions are changing, these windows won't be open for long. We must act now to ensure that in the coming decades farmers have the technologies they need to maintain a food-secure world."
The CGIAR Research Program on Climate Change, Agriculture and Food Security (CCAFS) is a strategic partnership of the CGIAR and the Earth System Science Partnership (ESSP). CCAFS brings together the world’s best researchers in agricultural science, development research, climate science and Earth System science, to identify and address the most important interactions, synergies and tradeoffs between climate change, agriculture and food security.
Full details about the book and excerpts at the Wiley website
Científicos vislumbran "ventanas de oportunidad" para adaptar cultivos alimenticios al cambio climático en las próximas dos décadas
Se requiere de apoyo innovador para aprovechar el potencial de los bancos de semilla con más ayuda de la biotecnología
En respuesta a las exhortaciones de los líderes africanos de adquirir nuevas herramientas para abordar los efectos del cambio climático en la producción de alimentos, el programa de investigación del CGIAR sobre Cambio Climático, Agricultura y Seguridad Alimentaria (CCAFS) publicó una serie de estudios enfocados a lograr que cultivos fundamentales para la seguridad alimentaria en el mundo en desarrollo sean “a prueba del clima”.
Los estudios constituyen diversos capítulos de un nuevo libro en inglés titulado Crop Adaptation to Climate Change, de la casa editorial John Wiley & Sons, que fue preparado por un equipo internacional de investigadores líderes en el mundo en temas climáticos y agrícolas, para facilitar estrategias de adaptación para más de una docena de cultivos —como papa, fríjol, banano y yuca— de los que dependen miles de millones de personas.
Los informes describen cómo el cambio climático podría amenazar la producción de alimentos, y cómo estrategias específicas de adaptación podrían neutralizar —o al menos reducir significativamente— su impacto. Argumentan que se requiere urgentemente de inversiones para identificar rasgos genéticos importantes, incluyendo la tolerancia a la sequía y la resistencia a plagas, que serán fundamentales para ayudar a los agricultores a adaptarse a nuevas condiciones de cultivo.
“Hemos reunido a destacados especialistas en clima y mejoramiento de cultivos para detallar cómo se afectarán los cultivos y qué pueden hacer los fitomejoradores para evitar —o al menos mitigar— contratiempos potencialmente devastadores”, dijo Julián Ramírez, un cientifico del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) con sede en Colombia y uno de los autores de los estudios.
De acuerdo con los estudios, es probable que muchos de los rasgos fundamentales que los agricultores necesitarán para afrontar condiciones más calientes, más secas y, en algunos casos, más húmedas son inherentes a las semillas que protegen los bancos de germoplasma. Pero los investigadores observan que, para aprovechar el potencial de los recursos fitogenéticos, en particular la rica reserva de rasgos contenida en los parientes silvestres de cultivos claves, se requerirá aplicar con mayor intensidad la biotecnología de última generación, incluyendo nuevas herramientas de los campos de la genómica y la transgenia, los cuales avanzan rápidamente.
“Estos resultados ofrecen a los fitomejoradores una base sólida para establecer prioridades de investigación durante las próximas dos décadas, que es más o menos el tiempo que necesitarán para desarrollar generaciones nuevas de variedades de cultivos apropiadas para ambientes agrícolas cambiantes”, dijo Bruce Campbell, director de CCAFS.
Los estudios indican que el impacto más directo en los rendimientos de los cultivos vendrá de los cambios en temperatura y precipitación. Pero también advierten que podría haber efectos indirectos provenientes de la incidencia alterada de plagas y enfermedades, aunque estos cambios no necesariamente serán negativos.
La papa, por ejemplo, un alimento básico para millones de personas, es vulnerable ante el estrés de calor, que reduce el crecimiento de la planta y la formación de almidón. Las temperaturas ascendentes en África meridional y en los altiplanos tropicales en todo el mundo podrían ser peligrosas. Ante ello, los científicos consideran que el desarrollo y la distribución de variedades de papa tolerantes al calor podrían reducir el daño relacionado con el clima para cerca del 65 por ciento (7,7 millones de hectáreas) de la papa cultivada en el mundo.
La polilla de la papa es también motivo de preocupación. Esta plaga podría extenderse hacia el norte y hacia elevaciones más altas como resultado del cambio climático. Sin embargo, pasará lo contrario con el tizón tardío, la enfermedad más devastadora de la papa, que causó la hambruna irlandesa en el siglo 19. Debido a los veranos más secos y cálidos en algunas regiones probablemente se suprimirá la incidencia de esta enfermedad.
Datos sobre los impactos del cambio climático proyectados en los cultivos de banano, fríjol, yuca y papa están disponibles en el sitio web de la recientemente creada Red de
Conocimientos sobre Adaptación y Mitigación (AMKN, por sus siglas en inglés). Esta plataforma en línea reúne un gran volumen de conocimientos de diversas fuentes acerca de la mitigación y adaptación climática, y vincula dichos conocimientos a mapas interactivos. Los usuarios pueden tener acceso a herramientas e información, por ejemplo modelos climáticos, índices de sequía y datos socioeconómicos acerca de la agricultura, junto con comentarios de los agricultores en video y fotos de sitios piloto en todo el trópico.
“Toda esta información ha estado muy dispersa, lo que ha dificultado que los científicos, los formuladores de políticas y los actores de la sociedad civil entiendan las complejas interacciones entre la agricultura y el cambio climático”, señaló Andy Jarvis, un geógrafo agrícola del CIAT, que lidera la investigación del programa CCAFS sobre adaptación al cambio climático. “Al tener disponible en un solo sitio tanta información clave, nos ayudará a entender mejor la amenaza que el cambio climático significa para la seguridad alimentaria y, asimismo, conocer nuestra capacidad para frenar dicha amenaza”.
Los nuevos estudios sugieren que, para muchos cultivos, el desarrollo de los rasgos necesarios para enfrentar el cambio climático promete ser un proceso largo y arduo. Anteriores esfuerzos de mejoramiento del banano y la papa se han centrado principalmente en el rendimiento, la calidad del producto y la resistencia a plagas y enfermedades, mientras que se ha prestado poca atención a la tolerancia a la sequía y el calor.
No obstante, los científicos están confiados en que algunas de las miles de muestras de variedades tradicionales y parientes silvestres de cultivos que están protegidas en los bancos de germoplasma contienen amplia diversidad de rasgos de tolerancia. Aunque ignoradas en gran parte en las técnicas modernas de mejoramiento de cultivos, las variedades tradicionales y los parientes silvestres de los cultivos podrían desempeñar un papel vital en ayudar a los agricultores a adaptarse al cambio climático, a pesar de los retos implícitos en el cruzamiento de especies distantemente relacionadas.
Para superar esas barreras, los investigadores necesitan información más detallada acerca de los rasgos de las variedades coleccionadas en los bancos de germoplasma, además de mayor apoyo para desplegar herramientas biotecnológicas que permitan recopilar y utilizar esta información.
“Esta investigación pionera, que considera cultivo por cultivo cómo el cambio climático alterará la producción de alimentos en el futuro, abre nuevas oportunidades para que la ciencia enfrente los retos que deben encarar los agricultores en todo el mundo”, dijo Campbell. “Sin embargo – advirtió- ante la rapidez de los cambios que se están dando en las condiciones de cultivo, estas ventanas no estarán abiertas por mucho tiempo. Debemos actuar ya para asegurar que, en las próximas décadas, los agricultores dispongan de las tecnologías que necesitan para garantizar la seguridad alimentaria del mundo”.
El programa de investigación sobre Cambio Climático, Agricultura y Seguridad Alimentaria (CCAFS) del CGIAR es una alianza estratégica del CGIAR y la Asociación Científica del Sistema Tierra (ESSP, sus siglas en inglés). El programa CCAFS reúne a los mejores investigadores del mundo en ciencias agrícolas, investigación en desarrollo, ciencias del clima y ciencias del Sistema Tierra, para identificar y abordar las interacciones, sinergias y compensaciones más importantes entre el cambio climático, la agricultura y la seguridad alimentaria. Para más información, visite www.ccafs.cgiar.org.
Topics
Species
