Culturas à prova de calor: cientistas buscam arroz resiliente

(Por Planeta Arroz) Em 8 de junho de 2023, cientistas da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional dos Estados Unidos declararam oficialmente a chegada do El Niño – um sinal para governos, agricultores e cientistas agrícolas em várias regiões do mundo se prepararem para um ano quente pela frente.

No Sudeste Asiático, de abril a junho é normalmente a época mais quente do ano, antes de ser extinguida pelas chuvas das monções. Mas em 2023, o El Niño trouxe temperaturas recordes durante os meses de verão, levantando preocupações sobre o seu impacto na produção de alimentos na região. Por exemplo, o Ministério da Agricultura e Cooperativas da Tailândia previu que a produção de arroz poderia diminuir até seis por cento na época de colheita de 2023–24 no país. A Tailândia é um dos maiores exportadores de arroz da Ásia.

Durante o anterior evento El Niño, em 2015, 85% das províncias das Filipinas sofreram secas graves. Até Março de 2016, cerca de 217 milhões de dólares em colheitas tinham sido destruídas devido ao calor, de acordo com o Departamento de Agricultura das Filipinas.

Embora muitas culturas básicas tenham evoluído para resistir ao calor, muitas vezes são incapazes de se adaptar ao calor extremo e à seca, o que leva a rendimentos mais baixos e, por vezes, ao fracasso das colheitas.

Conscientes dos impactos do aumento do calor em geral e de eventos como o El Niño em particular na agricultura, os cientistas do Sudeste Asiático têm desenvolvido culturas resistentes ao calor. Estão também a aconselhar os decisores políticos locais e os agricultores sobre as melhores práticas agrícolas para garantir que o Sudeste Asiático – onde vivem 8,5% da população mundial – se mantenha alimentado.

NÃO É REFEIÇÃO SEM ARROZ

Para muitas culturas no Sudeste Asiático, uma refeição sem arroz é incompleta. Não surpreende, portanto, que a maior parte das calorias consumidas na região provenha deste alimento básico – mais de 75 por cento, dependendo do país.

No entanto, o arroz é particularmente sensível ao calor extremo. Em 2015, o evento El Niño fez com que a produção de arroz caísse 15 milhões de toneladas só no Sudeste Asiático. Globalmente, esta perda contribuiu para uma inflação de 16 por cento no preço do arroz, de acordo com a Organização para a Alimentação e Agricultura.

O Instituto Internacional de Investigação do Arroz (IRRI), nas Filipinas, com mais de 600 parceiros de investigação e desenvolvimento em todo o mundo, tem estado na vanguarda da investigação do arroz para desenvolver variedades robustas para garantir a segurança alimentar na região. Num estudo marcante publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, o IRRI relatou exatamente quão sensível é o rendimento das culturas de arroz ao calor.

Os investigadores examinaram a relação entre as tendências de temperatura e a produção de arroz ao longo de 24 anos nas Filipinas e descobriram que por cada aumento de um grau na temperatura mínima durante a estação de cultivo, a produção de arroz diminuiu 10 por cento.

EDIÇÃO GENÉTICA

Uma técnica notável que o IRRI adoptou para produzir arroz resistente ao calor é a edição do genoma, na qual os cientistas modificam diretamente o DNA da planta para introduzir uma característica desejável. A edição do genoma também é uma técnica rápida e econômica que pode ser usada para complementar o melhoramento convencional.

“Com a edição, podemos introduzir diretamente uma característica ou alelo específico nas variedades populares, imitando a variação que já existe”, explicou Inez Slamet-Loedin, chefe da Unidade de Design e Validação Genética de Arroz do IRRI, em entrevista à Asian Scientist Magazine. . “Em comparação com o melhoramento convencional – que pode levar várias gerações de cruzamento – a edição do genoma leva apenas um terço do tempo.”

O próximo passo é determinar qual estágio de desenvolvimento do arroz é melhor para a modificação ser introduzida. Os estágios de desenvolvimento do arroz podem ser divididos aproximadamente em três partes: o estágio vegetativo, que envolve a germinação e o crescimento inicial das mudas; a fase reprodutiva, que se caracteriza pelo aumento da altura das plantas, arranque, espigamento e floração; e a fase de maturação, que leva a planta à maturidade antes da colheita. Dentre estes, o período reprodutivo é o mais sensível às altas temperaturas. Atualmente, os pesquisadores estão direcionando esta fase para a edição do genoma para torná-lo mais resistente ao calor.

“Neste momento, foram identificados cerca de 97 genes relacionados com a tolerância ao calor, 23 dos quais foram clonados”, disse Slamet-Loedin, acrescentando que os estudos de edição genética para tolerância ao calor estão atualmente em curso no IRRI.

TERRENOS DE TESTE

Levará alguns anos até que os estudos em andamento tragam ao mercado novas variedades de arroz resistentes ao calor. Entretanto, BP Mallikarjuna Swamy, cientista sênior I de Melhoramento de Arroz e Biofortificação do IRRI, disse à Asian Scientist Magazine que os agricultores deveriam prestar mais atenção às previsões meteorológicas dos seus departamentos meteorológicos locais e escolher as suas culturas em conformidade.

Por exemplo, disse ele, os agricultores podem plantar variedades de arroz tolerantes ao calor que já existem no mercado, como Nagina22 (N22) e ajustar a época de plantio de forma que a fase reprodutiva suscetível ao calor não coincida com os meses mais quentes de o ano. “Isso significaria colher as culturas antes do início do calor ou plantar de forma que a fase crítica escape ao stress térmico”, afirmou Swamy.

Além do arroz, os cientistas estudam outros tipos de plantas, como as leguminosas, para melhorar a sua tolerância ao calor. Harsh Nayyar, professor do Departamento de Botânica da Universidade de Punjab, na Índia, identificou com sucesso genótipos de grão de bico e feijão tolerantes ao calor. “Esses genótipos tolerantes demonstraram maior estabilidade da função reprodutiva sob condições de estresse térmico”, explicou Nayyar em entrevista à Asian Scientist Magazine .

Em comparação com os seus homólogos sensíveis ao calor, estes genótipos apresentam melhor retenção de clorofila, redução do dano oxidativo e aumento da formação de nódulos – todos sinais de função celular superior que os ajuda a tolerar o calor.

O trigo é outra cultura básica importante na Ásia que está a ser estudada para aumentar a sua resistência contra o calor extremo. A cada grau de aumento da temperatura, a produção de trigo diminui cerca de seis por cento, de acordo com um estudo de 2015 publicado na Nature Climate Change. Cientistas do Instituto Borlaug para o Sul da Ásia, em Nova Deli, colaboraram com o Centro Internacional de Melhoramento do Milho e do Trigo, com sede no México, para testar a robustez de 3.322 novas variedades de trigo que desenvolveram para temperaturas mais altas na Índia. A equipe de pesquisa plantou essas variedades no início da estação de cultivo (outubro), quando as temperaturas são mais altas, e descobriu que as variedades com melhor desempenho renderam quase duas toneladas por hectare a mais do que uma variedade de trigo padrão. O estudo foi publicado na Genes em 2021.

No futuro, não serão apenas estas variedades desenvolvidas em laboratório que ajudarão a reduzir a pressão térmica sobre a agricultura; os governos e os municípios locais também terão de trabalhar em conjunto para garantir que os agricultores tenham acesso a recursos como energia acessível e sistemas de irrigação para cultivarem de forma sustentável os seus produtos. plantações. O abastecimento insuficiente de água, por exemplo, pode piorar ainda mais o impacto do calor extremo num campo de arroz. Da mesma forma, terão de ser criados sistemas administrativos mais suaves para uma aprovação governamental eficiente das variedades resistentes ao calor recentemente desenvolvidas, para que possam chegar mais cedo às mãos dos agricultores.

“É muito importante que, quando desenvolvemos novas variedades, trabalhemos em conjunto com parceiros nacionais e locais para que o produto adequado às condições locais chegue mais rapidamente ao beneficiário e satisfaça as necessidades locais”, disse Slamet-Loedin.