Em artigo publicado na revista Communications Biology , cientistas da Universidade de Washington em St. Louis e da Universidade de Arkansas relatam que uma praga chamada arroz daninha tornou-se amplamente resistente a herbicidas em regiões onde é plantado arroz resistente a herbicidas. O estudo destaca os desafios enfrentados pelos produtores de arroz dos EUA quando lutam contra um inimigo das ervas daninhas que está intimamente relacionado a uma planta de cultivo desejável.
A investigação genética foi realizada com amostras coletadas em campos de arroz no Arkansas, onde quase 50% do arroz do país é cultivado.

O arroz com ervas daninhas é um primo intimamente relacionado do arroz cultivado. Ele compete agressivamente com o arroz cultivado no campo, levando à perda de rendimento e reduções na qualidade da colheita que comprometem o valor de mercado. As infestações de arroz com ervas daninhas causam perdas econômicas estimadas em US$ 45 milhões nos Estados Unidos a cada ano e centenas de milhões de dólares em todo o mundo.

Os biólogos usaram sequências de genoma completo de 48 plantas de arroz daninhas contemporâneas para mostrar como a resistência a herbicidas evoluiu pelo fluxo gênico do arroz cultivado. Quase todos os outros casos de resistência a herbicidas em plantas daninhas agrícolas resultam da seleção de genótipos tolerantes nas espécies de plantas daninhas. Apenas 20 anos depois que o arroz resistente a herbicidas foi adotado pela primeira vez no sul dos Estados Unidos, a maioria dos campos com histórico de cultivo de arroz resistente a herbicidas tem plantas de arroz daninhas que também são resistentes a herbicidas.

“Ao longo de sua história de quase 200 anos nos Estados Unidos, o arroz daninha teve uma taxa muito baixa de cruzamento com arroz cultivado”, disse Marshall Wedger, pesquisador associado de pós-doutorado em biologia em Artes e Ciências da Universidade de Washington e primeiro autor do estudo. . “Descobrimos que o arroz daninha dos EUA persistiu através da pressão do herbicida com a sobrevivência daquelas poucas plantas que se cruzam, consequentemente adquirindo a característica de resistência a herbicidas”.

“As mudanças tecnológicas no cultivo de arroz nos EUA desde os anos 2000 levaram a uma revolução genética completa na composição do arroz daninha que infesta os campos dos EUA”, disse Kenneth Olsen, professor de biologia da Universidade de Washington e autor sênior do estudo.

“Nos últimos 20 anos, o arroz de ervas daninhas deixou de ser geneticamente distinto das variedades de culturas dos EUA para hoje em dia principalmente derivado da hibridização de ervas daninhas”, disse Olsen. “As ervas daninhas estão pegando certas características da cultura que são benéficas para elas, incluindo resistência a herbicidas”.

As ervas daninhas aproveitam seu momento

O arroz daninha é um flagelo da produção de arroz cultivado em todo o mundo. Mas até o início dos anos 2000, o arroz de ervas daninhas nos campos dos EUA raramente cruzava com os tipos de arroz que eram comumente cultivados neste país.

Arroz de colheita e arroz com ervas daninhas são da mesma espécie, então eles são capazes de cruzar ou hibridizar. Sua taxa de hibridização é geralmente baixa – geralmente inferior a 1% – porque o arroz é autopolinizado.

Mas algo aconteceu que mudou a dinâmica secular entre essas duas plantas intimamente relacionadas. A partir do início dos anos 2000, dois novos tipos de arroz foram adotados nos campos dos EUA. Um era um novo arroz híbrido que oferecia um rendimento substancialmente maior, em comparação com as cultivares tradicionais de arroz endogâmico (autopolinização). O outro era um novo tipo que havia sido ajustado para ser tolerante a um certo tipo de herbicida. Esses chamados cultivares Clearfield permitiram que os agricultores plantassem arroz e depois aplicassem produtos químicos em seus campos para matar o arroz daninha e outras ervas daninhas agrícolas sem prejudicar a colheita.

Já em 2004, apenas dois anos depois que o novo arroz foi adotado localmente, os agricultores do Arkansas já estavam relatando alguns casos de resistência a herbicidas em arroz com ervas daninhas. Essas plantas resistentes provavelmente foram cruzadas com arroz resistente a herbicidas.

"A situação é um pouco análoga à saúde humana e ao surgimento de patógenos bacterianos resistentes a antibióticos. O uso generalizado de antibióticos acaba selecionando fortemente a rápida evolução das cepas resistentes aos medicamentos", disse Olsen. “Com o arroz com ervas daninhas, ervas daninhas resistentes a herbicidas estavam sendo detectadas apenas alguns anos depois que o arroz resistente a herbicidas foi comercializado pela primeira vez”.

Como isso aconteceu? Para que ocorra o fluxo gênico de uma cultura para um parente daninha, os dois devem estar crescendo em proximidade física suficiente para a transferência de pólen.

“As plantas de arroz resistentes a herbicidas são os produtos do cruzamento com culturas tolerantes a herbicidas”, disse Nilda Roma Burgos, professora de fisiologia de ervas daninhas da Universidade de Arkansas e coautora do estudo. "O cruzamento ocorre quando o arroz com ervas daninhas não é controlado 100% pelo herbicida e as plantas de arroz com ervas daninhas restantes florescem ao mesmo tempo que a cultura de arroz tolerante a herbicidas".

Arroz e arroz com ervas daninhas certamente crescem nos mesmos campos. No entanto, foi o hábito incômodo do arroz híbrido de produzir voluntários - isto é, desenvolver e soltar com sucesso sementes que hibernam e depois emergem como novas plantas nos anos seguintes - que abriu uma porta para o arroz com ervas daninhas.

Os voluntários das colheitas cresceram exibindo características variáveis, incluindo mudanças no tempo de floração que tornavam muito mais provável que trocassem pólen por arroz com ervas daninhas.

"Como um parente de ervas daninhas desdomesticado, o arroz de ervas daninhas sempre foi capaz de cruzar com arroz cultivado. Com base em nossos resultados, essa capacidade de cruzar é o que levou à maior parte da resistência a herbicidas que vemos hoje", disse Wedger.

Um ano excepcionalmente desafiador para os produtores

As descobertas deste novo estudo estão sendo relatadas durante um ano desafiador para os produtores de arroz do Arkansas. Problemas com a cadeia de suprimentos global, bem como aumentos nos custos dos principais insumos agrícolas, como fertilizantes, tornaram o cultivo de arroz mais difícil e caro.

Ao mesmo tempo, as mudanças climáticas globais estão tendo efeitos locais sobre o momento em que o arroz pode ser plantado. Este ano, os agricultores tiveram que se espremer no plantio que geralmente ocorre durante um período de quatro semanas em uma janela muito reduzida. Também este ano, as temperaturas noturnas no nordeste do Arkansas foram teimosamente altas durante os meses de julho e agosto, com possíveis efeitos negativos na produtividade do arroz. Só o tempo dirá o que a safra de 2022, a partir deste mês, trará.

Uma coisa é certa, porém:a rápida adaptação do arroz daninha à aplicação de herbicidas serve como mais um exemplo dos perigos de confiar em métodos únicos de controle de pragas agrícolas, disseram os autores do estudo.

“A rapidez com que uma população resistente de arroz de ervas daninhas se desenvolve até o ponto em que o herbicida não é mais útil depende de como o produtor gerencia a tecnologia de arroz tolerante a herbicida”, disse Roma Burgos. “Existem diretrizes de melhores práticas de manejo que ajudam os produtores a evitar a evolução da resistência por um longo tempo, se implementadas”.

"Assim como no caso da resistência a antibióticos, o aumento da resistência a esse herbicida em particular será enfrentado com uma nova tecnologia que depende de um novo herbicida", disse Wedger. “Novas cultivares resistentes a herbicidas já estão em desenvolvimento, então espero que esse processo se repita”. + Explorar mais

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