Pesquisadores do LSU AgCenter fazem parte de um estudo da NSF sobre o desenvolvimento de soja mais resistente; De acordo com pesquisas, o calor extremo e seca podem reduzir a produção de soja nos Estados Unidos em até 40% nos próximos 25 anos
A soja é a segunda cultura mais amplamente plantada nos Estados Unidos e desempenha um papel crítico no suprimento de alimentos dos EUA. No entanto, o calor extremo e a seca ameaçam reduzir a produção de soja em 40% nos próximos 25 anos. Uma seca extrema na Louisiana no ano passado mostrou o quão vulnerável a soja é a condições climáticas estressantes. Diante desse cenário, a NSF concedeu US$ 77,8 milhões a 14 projetos, incluindo US$ 6 milhões para o Programa Interdisciplinar para o Avanço da Resiliência Climática Extrema na Soja (iPACERS) por meio do Programa Estabelecido para Estimular a Pesquisa Competitiva (EPSCoR).
“O planeta está se aquecendo, e isso tem consequências na vida humana, direta ou indiretamente, e em outras vidas, particularmente nas plantas, que fornecem alimentos para mais de 8 bilhões de pessoas em todo o mundo”, disse Shahid Mukhtar, geneticista e professor do Departamento de Genética e Bioquímica da Universidade Clemson .
Mukhtar liderará uma equipe de pesquisadores no sudeste — uma região já desproporcionalmente afetada pela mudança climática — estudando como o calor e a seca afetam a soja, do nível celular à planta inteira (conhecido como célula única para fenômica baseada em campo), e as comunidades microbianas associadas e o solo. Ele e cientistas da University of Alabama em Birmingham, Mississippi State University e Louisiana State University Agricultural Center visam identificar soluções biológicas naturais por meio do microbioma que permitam que a soja sobreviva e prospere apesar do calor extremo e da seca.
A National Science Foundation financiará a pesquisa por meio de uma doação de US$ 6 milhões do Programa Estabelecido para Estimular a Pesquisa Competitiva (EPSCoR) .
A NSF concedeu US$ 77,8 milhões para 14 projetos, incluindo o Programa Interdisciplinar para o Avanço da Resiliência Climática Extrema na Soja (iPACERS), liderado por Mukhtar, que foi professor na UAB até assumir seu cargo atual na Clemson em 1º de julho.
Impactado pelas mudanças climáticas
O Programa de Colaborações EPSCoR com Foco na Melhoria da Infraestrutura de Pesquisa do EPSCoR apoia equipes de pesquisa interdisciplinares que trabalham em jurisdições para promover a pesquisa sobre mudanças climáticas e desenvolver resiliência em comunidades desproporcionalmente afetadas em todo o país.
“Cada parte da nossa nação foi impactada pela mudança climática. Construímos um futuro sustentável para todos investindo em pesquisa e soluções de resiliência climática em todo o nosso país”, disse o diretor da NSF, Sethuraman Panchanathan. Ele disse que os projetos impulsionariam a inovação que fomenta oportunidades STEM, crescimento econômico e comunidades resilientes ao clima.
A equipe do iPACERS inclui 14 pesquisadores STEM diversos, educadores, cientistas sociais e econômicos, dois especialistas em extensão e profissionais de extensão.
Durante o projeto de quatro anos, a equipe do iPACERS estudará duas variedades de soja — uma das quais tolera condições quentes e secas melhor que a outra. O laboratório de Mukhtar se concentrará em entender os mecanismos moleculares de como o calor e a seca afetam células individuais em uma planta em cinco estágios de crescimento.
Assinaturas individuais
Cada célula em uma planta tem seu próprio sinal transcricional, que determina seu papel nos processos celulares. Mukhtar estudará quais sinais mudaram em resposta ao calor e à seca sequenciando o RNA em condições de estufa e campo.
“As células têm suas próprias assinaturas individuais, mas estão trabalhando juntas para responder a sinais internos e estresses ambientais diversos. Queremos entender que tipo de assinatura mudou em resposta ao calor e à seca e por quê”, disse Mukhtar. “Assim que entendermos isso, esperamos encontrar uma estratégia para ajudar as plantas a aliviar os estresses relacionados às mudanças climáticas.”
Pesquisadores da Mississippi State se concentrarão na parte aérea da planta. Um agrônomo, um fisiologista de plantas e engenheiros registrarão as condições ambientais e tirarão imagens de campos de soja usando drones e veículos robóticos não tripulados. Isso permitirá que os pesquisadores integrem dados climáticos com os dados moleculares coletados pela equipe de Mukhtar na Clemson usando inteligência artificial e teoria dos grafos.
O foco dos pesquisadores da LSU será o subterrâneo.
“Uma coisa que aprendemos ao longo do tempo é que quando há seca ou calor, a arquitetura da raiz de uma planta muda. E o microbioma do solo também muda”, disse Mukhtar.
Unindo forças com bactérias para aumentar produtividade da soja
A soja é uma leguminosa, e ela se junta a bactérias no solo para converter quimicamente o nitrogênio do ar em uma forma que elas possam usar. As leguminosas fazem nódulos em suas raízes para essas bactérias viverem.
“Em calor extremo ou seca, o tamanho e o número de nódulos diminuem, o que afeta a fixação de nitrogênio. Quando há menos nitrogênio para a planta, o rendimento da colheita diminui”, disse Mukhtar. “Queremos saber que tipos de assinaturas transcricionais estão acontecendo nesses nódulos, tanto no hospedeiro quanto na bactéria.”
Os pesquisadores usarão inteligência artificial para integrar os conjuntos de dados para identificar micróbios que podem mitigar o estresse por calor e seca, oferecendo proteção direta ou aprimorando a fisiologia da soja responsiva ao estresse que pode ser testada em campo. Essas bactérias podem ser aplicadas às plantações de soja por meio de revestimento de sementes, pulverização ou outro método para aumentar o rendimento.
Mukhtar disse que o estudo pode servir de modelo para outras culturas alimentares, como o milho, a planta mais cultivada nos Estados Unidos.
Além da pesquisa de células individuais até plantas inteiras, o projeto iPACERS apresenta uma abordagem abrangente e multifacetada para desenvolver uma força de trabalho STEM diversificada no Sul e educar o público sobre as mudanças climáticas e seu impacto na segurança alimentar.
Compre Rural com informações traduzidas e adaptadas da Clemson
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