Esses cientistas recentemente publicou um artigo detalhando uma nova técnica de melhoramento de plantas isso pode revolucionar a forma como cultivamos e acelerar o ritmo a que podemos desenvolver plantas mais resistentes, mais saudáveis e mais versáteis face às alterações climáticas. À medida que os climas mudam, também muda a produtividade de uma fábrica numa determinada região. A chave para o nosso futuro bem alimentado pode ser uma variedade de culturas resilientes que possam crescer em diversas condições ambientais.
“Muitos cientistas disseram que isso era impossível. Era uma ideia tão radical que nos disseram que não conseguiríamos.”
“A taxa de ganho na maioria dos programas de melhoramento de culturas está aquém das exigências impostas por uma população crescente”,
Brande Wulff, geneticista agrícola do John Innes Center, no Reino Unido, e autor do artigo, disse à Digital Trends. “Ao acelerar o crescimento e a reprodução das culturas, os cientistas e criadores de todo o mundo serão capazes de desenvolver mais rapidamente criar e desenvolver plantas que sejam mais nutritivas, resistentes a doenças e que estejam mais bem adaptadas ao futuro clima."Apropriadamente chamado de “reprodução rápida”, o método já demonstrou cultivar trigo – de semente a semente – em apenas oito semanas. Isso é três vezes mais rápido do que a técnica de criação que desencadeou o Revolução verde. Embora ainda na sua adolescência, os resultados do melhoramento rápido fazem com que alguns analistas o apontem como uma ferramenta fundamental na chegada de uma nova era agrícola.
Origens do espaço sideral
Talvez não seja surpresa que o conceito de criação de velocidade tenha se originado na NASA. Enquanto discutia maneiras de cultivar trigo em espaço sideral, os cientistas da agência tiveram uma ideia maluca – por que não coloque as plantas em luz constante, capacitando-os a amadurecer mais rapidamente? Afinal, as plantas amam a luz. Eles anseiam por isso, processando fótons junto com dióxido de carbono e água para criar os açúcares de que precisam para crescer. A luz contínua pode significar crescimento contínuo. Simples, certo?
Brande Wulff (à esquerda) e Dr. Lee Hickey analisam as safras de trigo cultivadas rapidamente. Foto: Hickey Lab/Universidade de Queensland
“Muitos cientistas disseram que isso era impossível”, Lee Hickey, cientista agrícola da Universidade de Queensland e um dos primeiros a adotar o plano da NASA há uma década, disse ao Digital Trends. “Era uma ideia tão radical que nos disseram que não conseguiríamos.”
Mas Lee e sua equipe não se incomodaram com os pessimistas. Fiéis ao método científico, eles “tentaram”, concebendo experiências para testar se regimes de luz intensivos aumentariam a produtividade das plantas.
Não aconteceu. Quando os cientistas cultivaram trigo pela primeira vez num sistema de melhoramento rápido, “eles pareciam terríveis”, diz Hickey, “realmente medíocres”. Mas através de uma série de experimentos que otimizaram aspectos como nutrição, abastecimento de água, frequência de luz e temperatura da estufa, as gramíneas começaram a amadurecer mais rápida e adequadamente, mostrando até mesmo maior produtividade de grãos do que a estufa cultivada convencionalmente trigo.
Lee, Wright e os seus colegas, incluindo investigadores da Universidade de Sydney, estabeleceram um regime de luz que faria recuar até os mais devotos adoradores do Sol. Culturas de “dias longos”, como trigo, cevada e grão de bico (que florescem em resposta a ciclos diurnos mais longos) são exposto a até 22 horas de luz contínua por dia, emitida por lâmpadas LED penduradas acima do cultivo camas.
A necessidade de velocidade
De acordo com o protocolo de reprodução rápida, plantas como o trigo podem passar de semente a semente em apenas oito semanas, o que significa que os criadores podem crescer até seis gerações todos os anos.
“A verdadeira inovação que eles mostram aqui é poder mudar gerações muito rapidamente. Esse é um aspecto fundamental do melhoramento de plantas.”
“A verdadeira inovação que eles mostram aqui é ser capaz de mudar gerações muito rapidamente”, Carlos Brummer, diz um cientista agrícola da UC Davis e ex-presidente da Crops Science Society of America, que não esteve envolvido no estudo. “Esse é um aspecto fundamental do melhoramento de plantas.”
A cada nova geração, os pesquisadores tentam criar características desejáveis e, ao mesmo tempo, eliminar as indesejáveis. Quanto mais rápido eles conseguirem levar uma geração de semente a semente, mais rápido poderão remover características indesejadas e, ao mesmo tempo, promover as desejadas.
Vejamos, por exemplo, a brotação pré-colheita (PHS), um fenómeno que faz com que o trigo germine prematuramente devido a chuvas prolongadas e elevada humidade.
“Este é um grande problema na Austrália porque todas as nossas variedades são suscetíveis”, diz Hickey.
A suscetibilidade ao PHS é, pelo menos parcialmente, controlada pela genética, portanto, através da reprodução seletiva e do cruzamento de diferentes culturas de trigo variedades, os pesquisadores pretendem eliminar essa característica genética, tornando as futuras gerações de trigo mais resistentes às altas chuvas e umidade. A empresa Dow AgroSciences já adotou a técnica de melhoramento rápido e desenvolveu uma variedade de trigo com resistência ao PHS.
É simples assim: aumente a velocidade de semente a semente de uma cultura e você tornará mais fácil para os criadores desenvolverem culturas desejáveis. Aumente-o em três vezes e você terá uma ferramenta excepcional para criar colheitas de elite.
O melhoramento de plantas da era espacial ilumina o caminho para colheitas futuras
“Muitos genes de resistência a doenças podem ser encontrados em parentes selvagens de nossas plantas cultivadas domesticadas”, diz Wulff, “mas o cruzamento um gene de resistência a doenças de um trigo selvagem para uma cultivar de elite domesticada é como cruzar um cavalo de corrida com um burro! São necessários muitos, muitos anos…para combinar o melhor dos dois mundos. O melhoramento rápido pode acelerar esse processo e reduzir o tempo necessário para desenvolver uma nova cultivar de trigo com características superiores.”
Brummer diz isso sem rodeios. “Mover-se mais rápido é o nome do jogo”, diz ele. “Esta é uma maneira de se mover muito mais rápido.”
Campos dos Sonhos
No entanto, a maior parte do trigo que chega às nossas massas e pães não é cultivada em estufas, e há muito que segue os estágios iniciais de cultivo.
“O impacto real virá da combinação desta ferramenta com outras tecnologias que temos e que estão evoluindo rapidamente no espaço de melhoramento de plantas.”
“Em algum nível, independentemente das ferramentas genômicas usadas, você precisa colocar as plantas no campo e ver como elas funcionam”, explica Brummer.
É no campo que os experimentos em estufas são postos à prova. Uma variedade de cultura pode ter um bom desempenho num ambiente artificial, onde a temperatura, o abastecimento de água e os regimes de luz são facilmente regulamentado, mas se não prosperar no campo, onde a grande maioria das nossas culturas é cultivada, então é praticamente um fracasso. As novas variedades de trigo devem ser produtivas nos elementos para que os agricultores as possam adotar.
“Os testes de campo são muito críticos”, diz Hickey. “Temos que ter isso e garantir que as variedades que lançamos aos agricultores sejam comprovadas e tenham um histórico comprovado. Eles ainda terão que passar por esses três ou quatro anos de avaliação de campo.”
Ainda assim, mesmo calculando os poucos anos de testes de campo, Hickey estima que a reprodução rápida pode ocorrer em quatro ou cinco ciclos de reprodução antes de 2050, quando a população estiver deverá ultrapassar nove bilhões e as alterações climáticas serão tangíveis em todo o mundo. A esperança é que, nas próximas décadas, os criadores possam desenvolver variedades suficientemente resistentes para resistir aos desafios do ambiente.
Laboratório Hickey/Universidade de Queensland
“O tempo e o clima estão sempre mudando até certo ponto, mas o que vemos agora é que o clima está mudando mais rapidamente, e talvez estejamos vendo condições climáticas mais extremas como consequência disso”, disse Brummer. diz. “Talvez as novas variedades adaptadas a uma determinada região precisem de ser mais aguçadas, por isso teremos de criar mais rapidamente e desenvolver mais variedades do que no passado. É aí que este método pode ajudar. Qualquer coisa que você puder fazer para reduzir esse tempo para colocar novas variedades de plantas no campo será útil.”
Desafios adiante
Até agora, a reprodução rápida mostrou o maior potencial em espécies de dias longos que florescem em resposta a períodos mais longos. dias, o que deixa Hickey e seus colegas confiantes de que funcionará com plantas como girassol, pimenta e rabanete.
“Será mais complicado aplicar o melhoramento rápido a espécies de ‘dias curtos’ como arroz, milho e sorgo”, diz ele, “mas penso que há espaço para optimização de um sistema de ciclagem rápida. É apenas uma questão de ajustar o fotoperíodo e os regimes de temperatura.”
Na verdade, apesar do amendoim ser uma espécie de “dia curto”, alguns investigadores já demonstraram que a criação rápida também beneficia estas leguminosas.
“Já há vários anos que utilizamos com sucesso a técnica de criação rápida desenvolvida pelos investigadores da UQ no amendoim”, diz Graeme Wright, criador da Peanut Company of Australia. Wright pensa que os longos intervalos de luz usados no melhoramento rápido podem, na verdade, estar selecionando plantas individuais com insensibilidade à duração do dia, o que ele diz ser “uma característica desejável, pois significa que… as variedades desenvolvidas devem ter ampla adaptação à latitude, com o crescimento reprodutivo independente do dia comprimento."
CRISPR e além
Este novo método deve ser visto como uma munição que os criadores podem acrescentar a um arsenal crescente de armamento genético. Nos últimos anos, os avanços na genômica permitiram que os cientistas usassem ferramentas de edição de genes, como CRISPR modificar genomas para incluir coisas como resistência à seca e maior nutrição.
“A criação rápida é uma ferramenta disponível”, diz Hickey. “O impacto real virá da combinação desta ferramenta com outras tecnologias que temos e que estão evoluindo rapidamente no espaço de melhoramento de plantas. CRISPR, ferramentas genômicas, seleção genômica e previsão.”
Mas os investigadores reconhecem que não será fácil converter todos os criadores para o regime de reprodução rápida. Velhos hábitos são difíceis de morrer e os cientistas são inerentemente céticos. Acrescente a isso as mudanças de infraestrutura necessárias para a transição para esse método e fica claro que há um caminho acidentado pela frente. Ainda assim, com o seu artigo publicado recentemente, Hickey e Wright esperam que outros criadores e investigadores vejam o potencial da sua técnica.
Para aqueles interessados em adotar a criação rápida, Hickey tem uma sugestão simples sobre como começar: “Basta deixar as luzes acesas, cara”.
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