Reforçar as defesas das plantas pode proteger as plantações do aumento das temperaturas causadas pelas mudanças climáticas.
Algumas das regiões agrícolas mais produtivas do mundo, da Índia ao meio-oeste dos EUA, já bateram recordes de temperatura no ano passdo, com implicações potencialmente preocupantes no que diz respeito ao abastecimento de alimentos.
Dias e noites quentes podem piorar as condições de seca, e essa não é a única maneira pela qual o aumento das temperaturas pode prejudicar as colheitas. Em condições extremas, a maquinaria molecular dentro das plantas pode até ser interrompido, levando a safras desagradáveis. O esperado é que essa ameaça piore em face das mudanças climáticas.
Algumas plantas, no entanto, incluindo grandes culturas de cultivos como milho e trigo, podem enfrentar desafios adicionais do aquecimento global futuro, porque o calor prejudica uma importante ferramenta que usam para se defender contra infecções. Quando as coisas aquecem um pouco além dos níveis normais, as plantas podem se tornar mais vulneráveis a pragas.
Os biólogos começaram a descobrir como isso acontece, e novas pesquisas revelam caminhos alternativos para reparar as defesas das plantas sem desacelerar o crescimento. Se puder ser reproduzido em quintas reais, alterar as colheitas dessa maneira pode ajudar a garantir que o abastecimento de alimentos acompanhe o crescimento populacional num mundo em aquecimento.
Os sistemas imunológicos das plantas não são tão complicados quanto os dos humanos, mas produzem produtos químicos em resposta a infecções bacterianas ou fúngicas ou ataques de insetos.
Para muitas plantas, uma importante via imune envolve o ácido salicílico. O produto químico tem propriedades antibacterianas e também atua como um sinal para ativar outras vias imunológicas.
O problema é que em condições excepcionalmente quentes, não é uma realidade. Para culturas que crescem em lugares normalmente mais frios, como a Europa central, por exemplo, alguns dias acima de 28 ° C (84 ° F) podem ser suficientes para prejudicar as defesas de uma planta.
Os investigadores sabem dessa limitação há décadas, mas só recentemente começaram a entender exatamente o que está acontecendo de errado e como podem intervir para ajudar.
Num novo artigo, os investigadores identificaram um gene que parece ser o culpado pela sensibilidade à temperatura e encontraram uma maneira de reparar o sistema imunológico das plantas em temperaturas mais altas.
Sheng Yang He, biólogo de plantas da Universidade Duke e do Instituto Médico Howard Hughes (ambos nos EUA), e a sua equipa, identificaram um gene chamado CBP60g que codifica uma proteína que controla como outros genes envolvidos na produção do ácido salicílico são expressos.
Uma vez que os investigadores encontraram o gene, foram capazes de ajustar o genoma das plantas para que fossem forçadas a aumentar a produção de ácido salicílico o tempo todo, mesmo em altas temperaturas. Eventualmente, os investigadores também foram capazes de fazer plantas que produziam os produtos químicos de defesa apenas quando detectavam um patógeno, conservando energia e garantindo que as plantas não desacelerassem o seu crescimento criando defesas desnecessárias.
Esta pesquisa, como muitos estudos de plantas fundamentais, envolveu uma planta chamada Arabidopsis, o camundongo de laboratório da biologia vegetal. Converter o trabalho para outras plantas pode ser um desafio, diz Cesar Cuevas-Velazquez, biólogo de plantas da Universidade Nacional Autônoma do México e um dos revisores do estudo.
Ainda assim, muitas espécies agrícolas relevantes estão intimamente relacionadas com a Arabidopsis, incluindo brócolis e couve-de-bruxelas. E como o percurso da produção do ácido salicílico está presente em muitos tipos diferentes de plantas, incluindo culturas importantes como trigo, milho e batata, é possível que o trabalho tenha um impacto muito além do laboratório.
Em algumas experiências de acompanhamento, o grupo da Duke começou a replicar os seus resultados em plantas de colza, uma variedade das quais é usada para fazer óleo de canola. Os resultados foram promissores, embora o trabalho ainda precise ser testado em testes de campo, He afirma.
Um empecilho para colocar as culturas geneticamente modificadas no campo pode ser que os investigadores usaram bactérias para criar um novo ADN para as plantas, o que significa que seriam consideradas OGMs (Organismos Geneticamente Modificados). Mas He diz que pesquisas futuras poderiam usar ferramentas de edição de genes como CRISPR em vez da introdução de DNA de outro organismo, potencialmente evitando alguns dos desafios regulatórios e de consumo associados aos alimentos transgênicos.
Outros especialistas são rápidos em apontar que, embora a pesquisa possa estar a avançar, ainda não compreendemos as plantas totalmente.
“Há muitas outras questões que são mais fundamentais”, diz Jian Hua, bióloga de plantas da Universidade de Cornell (EUA). Por exemplo, não está claro por que essa via imunológica é interrompida em altas temperaturas em primeiro lugar.
Desaceleração imunológica em altas temperaturas pode ser uma peculiaridade evolutiva, mas também é possível que haja algum benefício em desligar certas defesas à medida que as temperaturas mudam, ressalta Hua. Algumas plantas têm outras respostas imunes que realmente aumentam de acordo com a temperatura, e não está claro qual pode ser a importância relativa desses diferentes caminhos ou como eles podem interagir.
O aumento das temperaturas causado pelas mudanças climáticas afetará as plantas de muitas maneiras além da imunidade, mas se os pesquisadores puderem encontrar novas maneiras de ajudar as plantas a se defenderem, isso poderá significar menos uso de pesticidas e um suprimento global de alimentos mais resiliente.
MIT Technology Review