Some crop plants--like rice, kidney beans, soybeans and peanuts--stop producing seeds when exposed to high temperatures. Agricultural Research Service (ARS) scientists in Gainesville, Fla., found that the higher temperatures affect reproductive processes in the plants.

Soil scientist L. Hartwell Allen, Jr., and plant physiologist Joseph C. Vu in the ARS Chemistry Research Unit at Gainesville carried out temperature-elevation studies with colleagues associated with the University of Florida-Gainesville and the International Rice Research Institute.

Increased temperatures affect reproductive processes more than they affect photosynthesis and vegetative growth, according to Allen. A plant may still grow to its typical size even if its seed development fails.

To evaluate heat tolerance of various cultivars, the scientists used growth chambers under natural sunlight and greenhouses for a range of temperatures. They measured heat’s effect on yields of rice, grain sorghum, kidney beans, soybeans and peanuts grown at two levels of carbon dioxide--350 parts per million (ppm), which is near current levels of atmospheric carbon dioxide, and 700 ppm--and at four maximum/minimum daily temperature cycles.

Each crop was found to have its own optimal mean daily temperature (OMDT) for seed yield. As temperatures rose, yields decreased, dropping to zero at about 18 degrees F above each crop’s specific OMDT. Seed productivity generally decreased by about six percent for every one degree F above a given plant’s OMDT, according to Allen.

For all the crops studied, even when pollination was successful, shortened seed-filling time and higher respiration rates at moderate temperature increases also contributed to yield declines.

Using traditional breeding to develop crops with built-in heat tolerance may offer the best hope for helping plants--and growers--cope with rising temperatures, according to Allen.

Read more about the research in the August 2006 issue of Agricultural Research magazine, available online at:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/aug06/plant0806.htm

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

Temperaturas altas podrían esterilizar las cosechas de semilla

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Sharon Durham, (301) 504-1611, sharon.durham@ars.usda.gov

Algunas cosechas tales como arroz, frijoles colorados, semillas de soya y cacahuetes dejan de producir semillas cuando expuestas a temperaturas altas. Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Gainesville, la Florida, descubrieron que temperaturas altas afectan el proceso reproductivo en las plantas.

El científico de suelo L. Hartwell Allen Jr. y el fisiólogo de plantas Joseph C. Vu en la Unidad de Investigación de Química, mantenida por ARS en Gainesville, realizaron estudios del impacto de elevación de temperatura con colegas asociados con la Universidad de la Florida-Gainesville y el Instituto Internacional de Investigación de Arroz.

Las temperaturas aumentadas afectan los procesos reproductivos más que ellas afectan la fotosíntesis y el crecimiento vegetativo, según Allen. Una planta todavía podría crecer a su tamaño típico aún si su desarrollo de semillas falla.

Para evaluar la tolerancia al calor de varios cultivares, los científicos usaron cámaras de crecimiento bajo luz natural del sol e invernaderos para tener una gama de temperaturas. Ellos midieron el efecto del calor en los rendimientos de arroz, grano de sorgo, frijoles colorados, semillas de soya y cacahuetes, todos cultivados en dos niveles de dióxido de carbono--350 partes por millón (ppm), el cual es cerca de los niveles actuales del dióxido de carbono atmosférico, y 700 ppm--y en cuatro ciclos de temperaturas máximas y mínimas diarias.

Los científicos descubrieron que cada cosecha tenía su propia temperatura óptima media diaria (OMDT por sus siglas en inglés) para rendimiento de semillas. Cuando la temperatura aumentaba, los rendimientos se reducían, alcanzando a cero en como 18 grados F sobre la OMDT específica para esa cosecha. La producción de semillas generalmente se redujo por como 6 por ciento por cada 1 grado F sobre la OMDT de la planta, según Allen.

Para todas las cosechas estudiadas, aún cuando la polinización fue exitosa, un período reducido para el desarrollo de semillas y tasas más altas de respiración en aumentos moderados de temperatura también contribuyeron a las reducciones de rendimientos.

El uso de cultivación tradicional de nuevas variedades para desarrollar cosechas con una tolerancia natural al calor podría ofrecer la mejor esperanza para ayudar a las plantas--y a los cultivadores--a abordar las temperaturas aumentadas, según Allen.

Lea más sobre la investigación en la revista 'Agricultural Research' de agosto 2006.
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/aug06/plant0806.htm

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.