Estudo abre portas para cultivares resistentes a inundações
As mudas de arroz, que são as primeiras a responder a uma enchente, reagem para completar a submersão.
Descobriu-se que outras culturas têm genes que podem, se ativados, resistir melhor ao encharcamento.
Das principais culturas alimentares, atualmente apenas o arroz é capaz de sobreviver às inundações. Graças a novas pesquisas, isso pode mudar em breve – boas notícias para um mundo em que as chuvas estão aumentando em frequência e intensidade.
A pesquisa, publicada recentemente na revista Science, estudou como outras culturas se comparam ao arroz quando submersas em água. Ela descobriu que as plantas – um tomate de crescimento selvagem, um tomate usado para agricultura e uma planta semelhante à alfafa – compartilham pelo menos 68 famílias de genes em comum que são ativadas em resposta a inundações.
O arroz foi domesticado a partir de espécies selvagens que cresceram em regiões tropicais , onde foi adaptado para suportar monções e alagamentos. Alguns dos genes envolvidos nessa adaptação existem nas outras plantas, mas não evoluíram para ligar quando as raízes estão sendo inundadas.
"Esperamos aproveitar o que aprendemos sobre o arroz para ajudar a ativar os genes em outras plantas que possam ajudá-los a sobreviver ao alagamento", disse a líder do estudo Julia Bailey-Serres, professora de genética da UC Riverside.
No estudo, a equipe examinou as células que residem nas pontas das raízes da planta, pois as raízes são as primeiras a responder a uma inundação. As pontas das raízes e os brotos de broto também são onde reside o principal potencial de crescimento de uma planta. Essas regiões contêm células que podem ajudar uma planta a se tornar mais resistente ao estresse por excesso hídrico.
Aprofundando ainda mais, a equipe analisou os genes nessas células da ponta da raiz, para entender se e como seus genes foram ativados quando cobertos com água e privados de oxigênio.
"Observamos como o DNA instrui uma célula a criar uma resposta específica ao estresse em um nível de detalhes sem precedentes", disse um dos principais pesquisadores, Mauricio Reynoso, da UC Riverside.
"Esta é a primeira vez que uma resposta a inundações é analisada de maneira abrangente, em espécies evolutivamente diferentes", acrescentou o co-autor do estudo, Siobhan Brady, professor associado de biologia de plantas da UC Davis.
Os genes envolvidos nas adaptações às inundações são chamados de famílias reguladas por submergência (SURFs). "Como a evolução separou os ancestrais do arroz e dessas outras espécies há 180 milhões de anos, não esperávamos encontrar 68 SURFs em comum", disse a coautora Neelima Sinha, professora de biologia vegetal da UC Davis.
O estudo foi uma colaboração internacional financiada pelo Programa de Pesquisa em Genoma Vegetal da National Science Foundation. Participaram pesquisadores da UC Davis e Emory, da Universidade Nacional da La Plata da Argentina e da Universidade de Utrecht, na Holanda.
Enquanto os pesquisadores da UC Riverside conduziram experimentos de inundação e análise dos genomas das plantas de arroz, os cientistas de Davis fizeram o mesmo com as espécies de tomate, enquanto o trabalho das plantas do tipo alfafa foi realizado em Emory.
Embora os SURFs tenham sido ativados em todas as plantas durante os experimentos de inundação, suas respostas genéticas não foram tão eficazes quanto no arroz. As espécies de tomate selvagem que crescem no solo do deserto secaram e morreram quando inundadas.
As mudanças climáticas também produzem períodos de seca excessiva e estão sendo feitos esforços separados para examinar a resiliência das culturas a essas condições. No entanto, Bailey-Serres disse que as respostas às inundações são pouco estudadas em comparação à seca, tornando esse trabalho ainda mais importante.
O grupo agora está planejando estudos adicionais para melhorar as taxas de sobrevivência das plantas que atualmente morrem e apodrecem devido ao excesso de água.
O 2019 não é o primeiro ano em que chuvas excessivas impedem os agricultores de plantar culturas como milho, soja e alfafa. As inundações também prejudicaram a qualidade das culturas que eles foram capazes de cultivar. À medida que o clima continua a mudar, é provável que esta tendência se fortaleça. Sem esforços para garantir que nossas culturas se adaptem, a segurança do suprimento mundial de alimentos está em risco.
"Imagine um mundo onde as crianças não tenham calorias suficientes para se desenvolver", disse Bailey-Serres. "Nós, cientistas, temos uma urgência em ajudar as plantas a suportar inundações, a fim de garantir a segurança alimentar no futuro".
