A falta de chuvas nas lavouras reduziram em 15% a produção de milho; Agora com o insumo inédito, mesmo com a seca, ele faz milho produzir três vezes mais!
Cientistas do Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC), ligado à Universidade de Campinas (Unicamp), e da Embrapa desvendaram como agem os micro-organismos que ajudam o milho a enfrentar a escassez de água. Os pesquisadores brasileiros relatam a descoberta em um artigo que a revista científica “Frontiers in Microbiology” publicará hoje.
Na pesquisa, os cientistas primeiro identificaram e catalogaram os milhares de micro-organismos que vivem nas plantas de milho. Depois, eles registraram os efeitos da interação entre essas estruturas microscópicas e as plantas. Nessa análise, os pesquisadores detectaram quais dos diferentes fungos e bactérias melhoram a resistência do milho a episódios de estresse hídrico e descobriram como é, na prática, a ação dos micro-organismos “antisseca”.
A nova proteína foi nomeada DRIK1 (quinase inativa responsiva à seca 1, na sigla em inglês). Os pesquisadores encontraram ainda uma molécula sintética que se liga a ela, possibilitando que, futuramente, possam ser produzidas plantas que tenham a atividade da proteína naturalmente reduzida ou mesmo desenvolvidos produtos capazes de inibir a sua ação.
“É uma proteína que, em condições normais, controla mecanismos de desenvolvimento da planta e inibe os genes de resposta ao estresse. Quando ocorre uma seca ou um ataque por patógenos, os níveis da proteína são diminuídos e o milho desencadeia a resposta necessária para controlar os efeitos da seca, do calor ou do ataque de patógenos”, explica Paulo Arruda, professor do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp e coordenador do GCCRC.
Os cientistas produziram um insumo biológico com uma seleção dos micro-organismos que estavam mais presentes nas plantas mais resistentes à falta de água. Para avaliar o efeito desse composto, os pesquisadores o aplicaram em sementes de milho e compararam as plantas nascidas dessas sementes às que não receberam a solução.
No milho que recebeu o composto, a temperatura das folhas chegou a cair 4°C quando as plantas foram submetidas a um calor intenso. Foi graças à ação dessa “comunidade sintética” de micro-organismos que as temperaturas caíram: eles melhoraram o fluxo de água nas plantas.
A descoberta sobre a dinâmica de funcionamento dos fungos e bactérias do milho é inédita na literatura científica, segundo Paulo Arruda, professor da Unicamp e coordenador do GCCRC. Esses micro-organismos “comunicam” à planta quando há escassez de água, diz. A sinalização dada pelas bactérias ativa os genes da própria planta para que ela reaja aos diferentes níveis de umidade. “A comunidade de micro-organismos sintéticos funciona como um ‘antitérmico’ da planta”, explica o professor.
O experimento com a aplicação do insumo biológico foi feito em 2019. Ao longo de quatro meses, os pesquisadores acompanharam o desenvolvimento de um total de 500 plantas, geradas a partir de três diferentes tecnologias de sementes. Em condições normais de acesso à água, não houve diferença de desempenho entre as que receberam o composto e as que não receberam, mas o contraste ficou evidente nos episódios de estresse hídrico.
Em condições de estiagem severa, com acesso a apenas 25% da água que normalmente receberiam, as plantas nascidas das sementes que receberam o insumo biológico chegaram a ter produtividade três vezes maior do que as que não receberam, conta Jaderson Armanhi, pesquisador do GCCRC e autor do estudo. “O produto biológico acaba funcionando como um seguro da planta”, diz.
As plantas nascidas das sementes que receberam o insumo biológico chegaram a ter produtividade três vezes maior do que as que não receberam, conta Jaderson Armanhi, pesquisador do GCCRC e autor do estudo.
Armanhi é biólogo molecular de formação, mas, para o estudo, ele também enveredou por áreas como engenharia eletrônica e programação para desenvolver, ele próprio, os sensores que mediram parâmetros como temperatura, fluxo de água e fotossíntese das plantas. “Os sistemas atuais são muito caros”, diz. Com medição em tempo real – outra característica que diferencia o modelo usado no estudo dos sistemas convencionais -, Armanhi e os pesquisadores Rafael de Souza, Bárbara Biazotti (Unicamp) e Juliana Yassitepe (Embrapa) levantaram mais 5 milhões de dados.
Para que se possa compreender que efeitos práticos pode ter a descoberta do grupo de cientistas, a última safra brasileira de milho é bastante eloquente. Problemas causados principalmente pela falta de chuvas nas lavouras reduziram em 15% a produção de milho no país na temporada passada. A colheita da safrinha, mais diretamente atingida pela estiagem, caiu mais de 20%.
Resposta à seca
Para encontrar a proteína DRIK1, os pesquisadores buscaram, em um banco de dados público, genes relacionados com a resposta à seca em plantas. Um plantio de milho foi realizado em estufa por 15 dias e uma parte das plantas foi regada normalmente durante esse período. A outra parte foi dividida em três grupos, que ficaram 9, 12 ou 14 dias sem irrigação.
Amostras de folhas e raízes tiveram o RNA sequenciado. Os pesquisadores observaram que as plantas submetidas à seca têm uma expressão reduzida da DRIK1, mas os níveis voltam ao normal quando a planta é reidratada.
Informações colhidas no mesmo banco de dados onde foi identificada a família de proteínas à qual a DRIK1 pertence mostraram, ainda, que provavelmente ela tem o mesmo padrão de atividade quando há aumento na temperatura e durante o ataque de pelo menos dois fungos diferentes.
Os pesquisadores analisaram ainda a estrutura tridimensional da proteína e mapearam regiões potencialmente importantes para a função de resposta aos estímulos gerados pelo estresse. Essas regiões, futuramente, podem servir como alvo para compostos que modulem a função da proteína.
O grupo trabalha agora na produção de plantas com o gene que expressa a DRIK1 alterado. A expectativa é obter, futuramente, variedades mais resistentes à seca, como algumas que tenham uma expressão diminuída da proteína e que respondam mais rápido à falta de água, por exemplo.
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“Se conseguirmos uma variedade que, durante uma seca, resista um pouco mais do que as outras, será como ter um seguro genético. Perdas sempre haverá, mas, se for possível diminuí-las, isso já significa toneladas de alimentos sendo salvas”, afirma Arruda.
O artigo Crystal structure of DRIK1, a stress-responsive receptor-like pseudokinase, reveals the molecular basis for the absence of ATP binding (doi: 10.1186/s12870-020-2328-3), de Bruno Aquino, Viviane C. H. da Silva, Katlin B. Massirer e Paulo Arruda, pode ser lido em: https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-020-2328-3.
As informações são da Agência FAPESP e Valor Econômico, adaptadas pela equipe Compre Rural
