A Universidade de Idaho recebeu 6 milhões de dólares da Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos da América (EUA) para desenvolver tecnologias de recolha de dados e modelos de inteligência artificial (IA) destinados ao melhoramento genético de cereais mais resistentes e produtivos.
O projeto, com duração de quatro anos, pretende apoiar o desenvolvimento de culturas como trigo, milho e sorgo, com maior capacidade de resistir a ventos fortes e a outros fatores de stress ambiental. O financiamento começa em agosto e apoiará a investigação até 2030.
A investigação incide sobre o acamamento, fenómeno em que os caules das plantas se dobram ou quebram antes da colheita.
Segundo a equipa de investigação, quando as plantas tombam devido a ventos fortes ou a outros fatores ambientais, ficam mais vulneráveis a pragas e doenças e, em muitos casos, deixam de poder ser colhidas. O impacto reflete-se nas operações agrícolas, na produção de alimentos e na qualidade das culturas.
IA aplicada ao melhoramento de cereais
O projeto é financiado pelo programa EPSCoR da Fundação Nacional de Ciência e reúne especialistas em IA, engenharia, biologia vegetal e genética.
Além da Universidade de Idaho, participam investigadores da Universidade de Illinois, da Universidade Clemson e do Centro Médico da Universidade de Nebraska.
O objetivo é melhorar a capacidade de prever quais as combinações genéticas que podem originar cereais simultaneamente mais produtivos e mais resistentes ao acamamento.
“Dois terços das calorias do mundo vêm do trigo, do milho e do arroz, culturas que sofrem com o acamamento do caule”, afirmou Daniel Robertson, investigador principal do projeto. E continua: “o nosso objetivo é tornar o melhoramento genético de plantas preditivo. Em vez de cruzar plantas e esperar pelo melhor, queremos que os analistas genéticos saibam quais combinações genéticas produzirão culturas que sejam simultaneamente de alto rendimento e resistentes a ventos fortes e outros eventos.”
A investigação procura responder a um dos principais entraves no melhoramento de culturas: o chamado gargalo genoma-fenótipo.
Segundo a informação divulgada, os analistas genéticos conseguem identificar milhões de marcadores genéticos no ADN de uma cultura através de testes laboratoriais. A recolha de dados de campo, porém, é mais complexa, uma vez que cada planta tem de ser cultivada e medida fisicamente.
Esta diferença entre a quantidade de informação genética disponível e os dados físicos recolhidos no campo dificulta a identificação dos genes associados a características relevantes, como a resistência do caule.
Investigadores da Universidade de Illinois vão liderar o desenvolvimento de tecnologias através de sensores integradas na colheita, destinadas a medir características físicas das plantas. Os dados recolhidos serão usados para treinar modelos de IA com base nas sequências de ADN das plantas, reduzindo variáveis e identificando regiões genéticas associadas à resistência ao acamamento.
Daniel Robertson e uma equipa de estudantes de pós-graduação estão a modelar novas tecnologias de sensores que poderão ser integradas comercialmente. A recolha de dados durante a colheita poderá aumentar a quantidade de informação disponível e reduzir o tempo e o custo associados à sua obtenção.
“Este é fundamentalmente um problema de engenharia tanto quanto um problema de genética”, afirmou Robertson. E continua: “os cientistas de plantas fizeram avanços tremendos na compreensão da genética das culturas, mas a mecânica pode dizer-nos por que razão as plantas falham.”
Cada instituição parceira ficará responsável por áreas específicas da investigação.
“Esta investigação preparará a próxima geração de profissionais para o mercado de trabalho na interseção da agricultura, engenharia e inteligência artificial”, concluiu Daniel Robertson.
O artigo foi publicado originalmente em Vida Rural.
