Arroz OGM resistente ao calor também pode produzir 20% mais

À medida que as plantas convertem a luz solar em açúcar, suas células estão brincando com fogo. A fotossíntese gera subprodutos químicos que podem danificar o próprio mecanismo de conversão de luz – e quanto mais quente o clima, maior a probabilidade do processo ficar descontrolado à medida que algumas reações químicas se aceleram e outras diminuem. Agora, uma equipe de geneticistas projetou plantas para que possam reparar melhor os danos causados ​​pelo calor, um avanço que poderia ajudar a preservar o rendimento das culturas, já que o aquecimento global torna as ondas de calor mais comuns. E, surpresa, a mudança tornou as plantas mais produtivas a temperaturas normais.

"Esta é uma notícia emocionante", diz Maria Ermakova, da Universidade Nacional Australiana, que trabalha para melhorar a fotossíntese. A modificação genética funcionou não apenas em dois tipos de plantas-modelo, mas em uma cultura básica, o arroz, sugerindo que qualquer planta poderia ser ajudada.

O trabalho contrariou a sabedoria convencional entre os cientistas da fotossíntese, e alguns biólogos de plantas se perguntam exatamente como o gene adicionado produz os benefícios. Ainda assim, Peter Nixon, bioquímico de plantas do Imperial College London, prevê que o estudo "atrairá atenção considerável".

Quando as plantas são expostas à luz, um complexo de proteínas chamado fotossistema II (PSII) energiza elétrons que auxiliam na fotossíntese. Mas o calor ou a luz intensa podem levar a danos em uma subunidade-chave, conhecida como D1, interrompendo o trabalho do PSII até que a planta faça e insira uma nova no complexo. Plantas que produzem D1 extra devem ajudar a acelerar esses reparos. Os cloroplastos, as organelas que hospedam a fotossíntese, têm seu próprio DNA, incluindo um gene para D1, e a maioria dos biólogos supôs que a proteína tivesse que ser produzida lá. Mas o genoma do cloroplasto é muito mais difícil de ajustar do que os genes no núcleo de uma célula vegetal.

Uma equipe liderada pelo biólogo molecular de plantas Fang-Qing Guo, da Academia Chinesa de Ciências, apostou que o D1 produzido por um gene nuclear poderia funcionar da mesma maneira – e ser feito com mais eficiência, pois sua síntese no citoplasma, em vez do cloroplasto, seria protegida dos subprodutos corrosivos das reações fotossintéticas. Guo e colegas testaram a idéia em Arabidopsis thaliana , a erva mostarda que é uma planta de laboratório comum. Eles pegaram o gene do cloroplasto para D1, acoplaram-no a um trecho de DNA que se liga durante o estresse térmico e o moveram para o núcleo.

A equipe descobriu que mudas de Arabidopsis modificadas poderiam sobreviver ao calor extremo do laboratório – 8,5 horas a 41 ° C – que matou a maioria das plantas de controle. O mesmo gene Arabidopsis também protegeu tabaco e arroz. Nas três espécies, a fotossíntese e o crescimento diminuíram menos do que nas plantas de controle sobreviventes. E em 2017, quando Xangai excedeu 36 ° C por 18 dias, o arroz transgênico plantado em parcelas de teste rendeu 8% a 10% mais grãos que as plantas de controle , informou a equipe nesta semana na Nature Plants. O choque foi o que aconteceu a temperaturas normais.

As plantas de engenharia das três espécies tiveram mais fotossíntese – no tabaco, a taxa aumentou em 48% – e cresceu mais do que as plantas de controle. No campo, o arroz transgênico produziu até 20% mais grãos. "Isso realmente nos surpreendeu", diz Guo. "Eu senti que pegamos um peixe grande."

O veterano pesquisador de fotossíntese Donald Ort, da Universidade de Illinois, diz que o grupo apresenta evidências confiáveis ​​dos benefícios das plantas, mas ainda não está convencido de que o D1 produzido por genes nucleares possa ter reparado o PSII no cloroplasto. “Qualquer coisa potencialmente importante será recebida com algum ceticismo. Há muitas experiências a fazer, para descobrir por que isso funciona ”, diz ele.

Guo planeja mais testes do mecanismo. Mas ele também tem um objetivo prático: mais pesadas aumentos da produtividade do arroz. O aumento de produtividade que sua equipe viu na Arabidopsis modificada foi a maior das três espécies – 80% mais biomassa que os controles – talvez porque os pesquisadores simplesmente mudaram o gene D1 de Arabidopsis . Guo acredita que a produção de arroz também pode crescer se puder ser modificada com seu próprio gene de cloroplasto, em vez de um de nós – e aquecendo ainda mais esses resultados.