ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
Jim Core, (301) 504-1619, jcore@ars.usda.gov 
November 1, 2002

While research on the effects of greenhouse gasses continues, studies by Agricultural Research Service scientists and others show that higher carbon dioxide levels increase forage crop yields over a range of temperatures--and seed crop yields when temperatures are optimal. But research also shows that the global change some are predicting could leave seed crops partly sterile.

The threat to cereal grains and legumes is the potential rise in temperatures, according to L. Hartwell Allen, Jr., a soil scientist in the ARS Crop Genetics and Environmental Research Unit, Gainesville, Fla.

Seed productivity decreases about 10 percent for every 2 degrees Fahrenheit the temperature increases above ideal levels, according to Allen. But photosynthesis and plant size are little affected until much higher temperatures are reached. Even when seed development fails, the plant may still grow to its typical size.

In elevated-temperature studies, pollination of individual flowers either fails completely or, when fertilization is successful, seeds of some crops develop poorly. For example, soybean yields are reduced because fewer seeds are produced, and individual seeds weigh less.

Allen and ARS plant physiologist Joseph Vu, University of Florida crop physiologist Kenneth Boote, and postdoctoral scientist Vara Prasad found that several physiological functions related to reproduction and pollination fail as temperatures increase. Abnormally high temperatures during the 2- to 3-week pollination season could affect seed development at exactly the wrong time in a plant's life.

Traditional breeding could help if scientists locate wild relatives--or even current cultivars--that produce high seed yields in very hot environments and incorporate their tolerance into otherwise productive varieties. Cultivars that shed pollen earlier in the day, when temperatures are cooler, would be more likely to flourish, according to Allen. Recent ongoing research indicates that some high-temperature tolerance does exist in certain rice cultivars. Genetic engineering could help scientists introduce desirable genes from other plants.

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

El calentamiento global puede cambiar los rendimientos de semilla

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Jim Core, (301) 504-1619, jcore@ars.usda.gov 
1 de noviembre 2002

Mientras investigaciones sobre el impacto de los gases del efecto invernadero continúa, estudios por los científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y por otros muestran que los niveles altos de bióxido de carbono aumentan los rendimientos de las cosechas de forraje en varias temperaturas--y también los rendimientos de las cosechas de semilla cuando las temperaturas están óptimas. Pero las investigaciones también muestran que el calentamiento global que algunos predicen, puede resultar encosechas de semilla parcialmente estériles.

Para los granos de cereal y las legumbres, la amenaza es el aumento potencial de temperaturas, según L. Hartwell Allen, Jr., un científico de suelo en la Unidad de Investigación Ambiental y la Genética de Cosechas en Gainesville, la Florida.

La productividad de la semilla se disminuye como 10 por ciento por cada 2 grados Fahrenheit que aumenta la temperatura sobre los niveles ideales, según Allen. Pero no hay mucho impacto en el fotosíntesis y el tamaño de la planta hasta que se alcancentemperaturas más altas. Aun cuando el
desarrollo de la semilla falla, la planta todavía puede crecer hasta su tamaño típico.

En estudios con temperaturas elevadas, la polinización de las flores individuales falla completamente o, cuando la fecundación tiene éxito, las semillas de algunas cosechas se desarrollan pobremente. Por ejemplo, los rendimientos de la semilla de soya están reducidos porque menos semillas están producidas y los granos individuales pesan menos.

Allen y el fisiólogo de planta Joseph Vu de ARS, el fisiólogo de cosecha Kenneth Boote de la Universidad de la Florida, y el científico postdoctoral Vara Prasad encontraban que varias funciones fisiológicas relacionadas a la reproducción y la polinización fallan cuando las temperaturas aumentan. Temperaturas anormalmente altas durante la temporada de polinización de 2-3 semanas pueden afectar el desarrollo de la semilla exactamente en el momento más inoportuno de la vida de la
planta.

El cultivo tradicional podría ayudar si los científicos pueden localizar los parientes salvajes o aun los cultivares actuales que producen altos rendimientos de semilla en ambientes muy calientes para incorporar esta tolerancia en las variedades que de otro modo son productivas. Los cultivares que se despojan del polen más temprano en el día cuando las temperaturas son más frescas, serán los que tendrán la mejor probabilidad de prosperar, según Allen. Investigaciones en curso indican que algunas
tolerancias a las temperaturas altas si existen en ciertos cultivares de arroz. La ingeniería genética podría ayudar a los científicos con la introducción de los genes deseables encontradas en otras plantas.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de Estados Unidos.