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Novas pesquisas no campo das ciências vegetais fizeram avanços significativos para entender as razões subjacentes por que certas culturas são melhores em gerar mais rendimento do que outras.
O estudo, publicado na revista Avanços da Ciência, abre caminho para como as plantas inteligentes podem ser projetadas no futuro para melhorar sua produtividade e rendimento.
A pesquisa – conduzida no Departamento de Ciências Vegetais da Universidade de Cambridge e liderada pelo Dr. Pallavi Singh, atualmente na Escola de Ciências da Vida da Universidade de Essex – focou na fotossíntese, que é um dos processos mais complicados e importantes que as plantas usam para transformar luz, dióxido de carbono e água em açúcares que alimentam a vida na Terra.
Existem dois tipos de fotossíntese: C3 e C4. A maioria das culturas alimentares – como arroz, trigo, cevada e aveia – depende da fotossíntese C3 menos eficiente, onde o carbono é fixado em açúcar dentro de células chamadas ‘mesofilo’, onde o oxigênio é abundante. No entanto, o oxigênio pode dificultar a fotossíntese. Culturas C4 – como milho, cana-de-açúcar, sorgo e milheto – desenvolveram células especializadas de ‘bainha’ para concentrar o dióxido de carbono, o que torna a fotossíntese C4 até 60% mais eficiente, principalmente em ambientes quentes e secos.
Devido ao aumento global das temperaturas, as plantas C3 estão crescendo em regiões que costumam ser quentes e secas, o que significa que elas podem se beneficiar dos mecanismos de economia de energia da fotossíntese C4. No entanto, a fotossíntese C4 é muito complexa, pouco compreendida e só foi investigada gene a gene para ver se seu mecanismo pode ser usado para melhorar a produtividade das culturas C3.
O projeto de pesquisa de cinco anos adotou uma abordagem mais ampla e abrangente do genoma para investigar as diferenças entre C4 e C3. Trabalhando com o professor Julian Hibberd e seus colegas de Cambridge, a pesquisa do Dr. Singh forneceu novos insights sem precedentes sobre a evolução da fotossíntese C4, descobrindo que as plantas C4 adquiriram mais ‘elementos reguladores de luz’ – que são como chaves mestras para a fotossíntese – abrindo caminho a maneira de projetar plantas C3 para serem mais parecidas com plantas C4.
“Estamos muito satisfeitos que nossa pesquisa forneça avanços significativos em nossa compreensão atual de por que as plantas C4 são mais eficientes na fotossíntese”, disse o Dr. Singh. “Com a população mundial em expansão, a segurança alimentar futura será uma questão crescente em todo o mundo, e precisamos encontrar soluções científicas para tornar nossas colheitas mais eficientes para que melhorem seus rendimentos e desenvolvam melhores mecanismos para lidar com a mudança climática para que possamos alimentar o planeta.”
A pesquisa foi financiada pelo Conselho Europeu de Pesquisa e pelo Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas.
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