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.
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 “.
