O cultivo de arroz tem problemas com nitrogênio. O arroz moderno é altamente dependente de fertilizantes. Esta dependência alimentou a Revolução Verde e o crescimento espectacular da produção agrícola que se seguiu. Também deu à agricultura um hábito caro. Os agricultores precisam de nitrogénio para aumentar a produção, mas menos de metade do que é aplicado no campo chega às plantas. O resto perde-se para o ar, a água e o solo, com consequências para os orçamentos agrícolas, a poluição e o clima. Na Índia, onde o subsídio anual aos fertilizantes é de cerca de 1,7 lakh crore, qualquer forma fiável de utilizar menos azoto sem prejudicar as culturas é um passo em direcção à segurança alimentar sustentável.
O que torna a descoberta imediatamente útil é que já existe uma versão deste gene em variedades de arroz existentes. (Foto do arquivo)
Um novo estudo na Science realizado por investigadores da Universidade Agrícola de Nanjing, da Universidade de Oxford e da Academia Chinesa de Ciências aponta para um desses caminhos. Uma equipe liderada por Chenbo Shen, Zhe Ji e Shan Li identificou um gene do arroz que ajuda a planta do arroz a manter o equilíbrio quando há escassez de nitrogênio. Em ensaios de campo, as plantas portadoras de uma versão selvagem mais forte deste gene produziram rendimentos quase 24% mais elevados sob condições de baixa fertilização e rendimentos cerca de 20% mais elevados mesmo sob condições de elevada fertilização.
A história começa com o dilema básico das plantas. Quando não há nitrogênio suficiente, a planta do arroz entra em modo de sobrevivência. Ele direciona energia para as raízes para encontrar nutrientes e encurta os brotos de onde se origina o grão. Na natureza, faz sentido. Mas num campo de monocultura de arroz, onde todas as plantas vizinhas fazem a mesma coisa no subsolo, isto não é o ideal. Menos crescimento dos rebentos geralmente significa menos rendimento.
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Os cientistas conhecem este compromisso há mais de um século. O que eles não encontraram é o interruptor genético biológico que o controla. O novo artigo identifica o gene (chamado OsWRI1a, anteriormente conhecido apenas por seu papel na biossíntese do óleo de sementes). Este gene ajuda o arroz a decidir quanto investir acima e abaixo do solo.
Na parte aérea, esse gene ativa uma via que promove o perfilhamento e a ramificação, o que ajuda a determinar quantos talos de grãos a planta do arroz produz. Na raiz, interfere nos mecanismos biológicos que normalmente desaceleram o hormônio que empurra as raízes para frente. O resultado final é uma planta que não entra em pânico diante da deficiência de nitrogênio. Em vez de desperdiçar energia extra nas raízes e matar os rebentos de fome, apoia um crescimento uniforme.
O que torna a descoberta imediatamente útil é que já existe uma versão deste gene em variedades de arroz existentes. Os investigadores testaram mais de 3.000 variedades cultivadas e descobriram que muitas linhas indica têm uma versão naturalmente mais forte do que a japonica. Uma pequena diferença na “mudança biológica” de um gene ajuda a criar uma versão mais forte. Os investigadores transferiram a versão mais forte para uma variedade japonica utilizando melhoramento convencional e testaram-na em três ensaios de campo nas províncias chinesas de Hainan e Anhui. As plantas melhoradas mantiveram um equilíbrio mais estável entre o crescimento da raiz e da parte aérea e proporcionaram rendimentos mais elevados sob diferentes condições de nitrogênio.
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Há também um ângulo evolutivo aqui. Quando a equipa mapeou variantes genéticas para níveis de azoto no solo em 42 países e regiões, a versão mais forte da indica apareceu com mais frequência em solos com baixo teor de azoto. Isto sugere que as condições locais de nitrogênio podem ter ajudado a moldar onde as diferentes versões do gene persistiram.
Esta é uma pesquisa interessante que pode mudar significativamente a forma como o nitrogênio é usado. Ainda assim, nenhum gene pode resolver décadas de uso pesado de fertilizantes na agricultura. O desempenho no campo depende do solo, do clima, das práticas agrícolas e de muitos outros genes que moldam o rendimento, pelo que são necessários mais testes desta abordagem. Mas para a Índia dominada pelo arroz, a investigação está a mostrar um caminho porque a característica que os criadores pretendem não precisa de ser geneticamente modificada a partir de outras culturas, pois já está presente no arroz e no campo.
Anirban Mahapatra é cientista e escritor. Seu último livro é When Drugs Don’t Work. As opiniões expressas são pessoais.
