Uma equipa de investigadores da Universidade de Oxford, da Nanjing Agricultural University e do Institute of Genetics and Developmental Biology da Academia Chinesa de Ciências identificou um gene que ajuda as plantas a equilibrar o crescimento das raízes e da parte aérea quando há falta de nutrientes.
A descoberta, publicada na revista Science, pode vir a aumentar a produtividade das culturas e a reduzir a dependência de fertilizantes sintéticos.
Nos ensaios de campo, os investigadores utilizaram as plantas de arroz que, com uma versão natural melhorada deste gene, registaram aumentos de produtividade até 24%.
O fertilizante com azoto é essencial na agricultura moderna, mas tem um forte impacto ambiental, contribuindo para emissões de gases com efeito de estufa (GEE), poluição da água e degradação dos solos. Quando há pouco azoto, as plantas tendem a investir mais no crescimento das raízes para procurar nutrientes, o que muitas vezes prejudica o desenvolvimento da parte aérea e a produção de grão.
Até agora, os cientistas não sabiam que mecanismo controlava esta resposta. Neste novo estudo, a equipa identificou esse gene, chamado WRINKLED1a, e mostrou que a sua manipulação pode ajudar o arroz a manter o crescimento e a produtividade mesmo com baixos níveis de azoto.
Em testes realizados em estufa e no campo, os investigadores verificaram que plantas sem uma versão funcional deste gene perderam a capacidade de ajustar o crescimento das raízes em situação de escassez de azoto. Já as plantas com maior expressão do gene apresentaram melhor crescimento, tanto nas raízes como na parte aérea.
Depois de analisarem mais de 3000 variedades de arroz, os cientistas encontraram uma versão natural do gene com melhor desempenho. Essa variante foi introduzida em plantas com uma versão mais fraca através de melhoramento tradicional.
Nos ensaios de campo realizados na China, as plantas com esta versão melhorada do gene conseguiram manter produtividades mais elevadas com menor uso de fertilizante. Os resultados mostraram um aumento de 23,7% na produtividade com baixa aplicação de azoto e de 19,9% com aplicação elevada.
“O nosso estudo mostra claramente que este regulador é um alvo promissor para a melhoria sustentável das culturas. Foi extraordinário ver a diferença que a versão melhorada do gene teve na produtividade do arroz durante os nossos ensaios de campo”, afirmou Zhe Ji, investigador da Universidade de Oxford e autor correspondente do estudo.
Segundo a equipa, o gene tem funções diferentes nas raízes e na parte aérea. Ajuda, por um lado, a promover o crescimento da planta acima do solo e, por outro, melhora a capacidade de absorção de azoto pelas raízes.
“O WRINKLED1a ajuda o arroz a evitar o compromisso habitual de ‘mais raízes, menos parte aérea’ em condições de limitação de azoto, sustentando produtividades estáveis com menores entradas de azoto. O próximo passo é investigar se genes homólogos noutras culturas, como o trigo e o milho, podem ser aproveitados para alcançar resultados semelhantes”, acrescentou Shan Li, autora principal do estudo, da Nanjing Agricultural University.
O artigo foi publicado originalmente em Vida Rural.
