Pesquisadores da Universidade de Oxford e da Academia Chinesa de Ciências descobriram um novo gene que melhora o rendimento e a eficiência do uso de fertilizantes do arroz.

A “Revolução Verde” mundial do final do século XX registrou dramáticos aumentos ano a ano no rendimento global de grãos de arroz e outros cereais. A Revolução Verde foi alimentada pelas novas Variedades da Revolução Verde (GRVs) anãs de alto rendimento que ainda hoje são amplamente difundidas e pelo aumento do uso de fertilizantes.

O número de galhos que produzem grãos (perfilhos) por planta é aumentado em GRVs e ainda mais aprimorado pelo aumento do uso de fertilizantes nitrogenados, aumentando assim o rendimento de grãos. No entanto, os fertilizantes são caros para os agricultores e causam extensos danos ambientais. O desenvolvimento de novos GRVs combinando aumento do número de perfilhos e rendimento de grãos com uso reduzido de nitrogênio é, portanto, um objetivo agrícola global urgente e sustentável.

Um novo estudo importante, publicado hoje como matéria de capa da revista Science , liderada pelo professor Xiangdong Fu, do Instituto de Genética e Biologia do Desenvolvimento da Academia Chinesa de Ciências, e pelo professor Nicholas Harberd, do Departamento de Ciências Vegetais da Universidade de Oxford, co-financiado pela BBSRC-Newton Rice Initiative, descobriu pela primeira vez um gene que pode ajudar a alcançar esse objetivo.

O estudo identificou um gene do arroz que responde ao nitrogênio e, portanto, aumenta o acúmulo nas células vegetais de uma proteína chamada NGR5. O acúmulo de NGR5 estimulado por nitrogênio altera a estrutura dos genes que inibem o crescimento do leme, desligando-o e aumentando o número de perfilhos que aumentam o rendimento.

O professor Harberd disse: “Descobrir como o nitrogênio estimula o crescimento de leme foi emocionante por si só. Mas nossa descoberta foi particularmente emocionante porque o NGR5 controla a atividade (através de um mecanismo conhecido como modulação da cromatina) de múltiplos genes no genoma do arroz, genes provavelmente responsáveis ​​por muitas respostas do arroz ao nitrogênio do solo, além do crescimento do perfilho. “

O aumento do número de rebentos de GRV também é causado pelo acúmulo de outra proteína promotora de ramificação, chamada DELLA, um acúmulo reduzido pelo hormônio vegetal giberelina (GA). O estudo descobriu que o GA também reduz a acumulação de NGR5 e que o crescimento de leme é o produto de interações complexas entre as proteínas NGR5 e DELLA.

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O aumento da atividade do NGR5 aumenta o rendimento de grãos e a eficiência do uso de nitrogênio. Crédito: Xiangdong Fu, Instituto de Genética e Biologia do Desenvolvimento, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China

O professor Harberd disse: “Em seguida, concluímos que um aumento adicional no acúmulo de NGR5 pode aumentar o número de leme e o rendimento com o uso reduzido de fertilizantes. Para nossa satisfação, descobrimos que o aumento da acumulação de NGR5 causou um aumento no número de leme e no rendimento de grãos de uma corrente. GRV de arroz de elite , especialmente em baixos níveis de fertilizantes “.

Os pesquisadores dizem que o NGR5 deve agora se tornar um dos principais alvos para os melhoradores de plantas, aumentando o rendimento das culturas e a eficiência no uso de fertilizantes, com o objetivo de alcançar os aumentos globais de rendimento de grãos necessários para alimentar uma população mundial em crescimento a um custo ambiental reduzido.

O professor Harberd acrescentou: “Este estudo é um excelente exemplo de como a prossecução de objetivos fundamentais da ciência das plantas pode levar rapidamente a possíveis soluções para os desafios globais. Ele descobre como as plantas coordenam seu crescimento em resposta à disponibilidade de nitrogênio no solo e mostra como essa descoberta pode permitir a criação. estratégias para segurança alimentar sustentável e futuras novas revoluções verdes “.