Pesquisadores:O calor está chegando para nossas colheitas

Pesquisadores:O calor está chegando para nossas colheitas – temos que prepará-las

Crédito:Domínio Público CC0

O sector agrícola vital da Austrália será duramente atingido pelo aumento constante das temperaturas globais. Nosso clima já é propenso a secas e inundações. Prevê-se que as alterações climáticas aumentem esta situação, provocando secas repentinas, alterações nos padrões de precipitação e inundações intensas. Os lucros agrícolas caíram 23% nos 20 anos até 2020 e espera-se que a tendência continue.

Se não forem controladas, as alterações climáticas tornarão mais difícil a produção de alimentos em grande escala. Obtemos mais de 40% de nossas calorias de apenas três plantas:trigo, arroz e milho. As alterações climáticas representam riscos muito reais para estas plantas, com pesquisas recentes sugerindo o potencial para falhas sincronizadas de colheitas.

Embora há muito que tenhamos modificado as nossas culturas para repelir pragas ou aumentar os rendimentos, até agora, nenhuma cultura comercial foi concebida para tolerar o calor. Estamos trabalhando neste problema tentando tornar as plantas de soja capazes de tolerar as condições climáticas extremas de um mundo mais quente.

Que ameaça as alterações climáticas representam para a nossa alimentação?

Até 2050, a produção de alimentos deverá aumentar 60% para alimentar os 9,8 mil milhões de pessoas que se prevê existirem no planeta, segundo estimativas da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura.

Cada aumento de 1°C na temperatura durante as épocas de cultivo está associado a uma queda de 10% na produção de arroz. Um aumento de 1°C na temperatura poderia levar a uma queda de 6,4% na produção de trigo em todo o mundo. É como se tirássemos da equação um grande exportador de culturas como a Ucrânia (6% das culturas comercializadas antes da guerra).

As plantas, ao contrário dos animais, não podem procurar refúgio do calor. A única solução é torná-los mais capazes de tolerar o que está por vir.

Esses eventos já estão chegando. Em Abril de 2022, os agricultores do estado indiano de Punjab perderam mais de metade da sua colheita de trigo devido a uma onda de calor escaldante. Este mês, as temperaturas escaldantes no Sudeste Asiático estão devastando as colheitas.

O que acontece com as plantas quando enfrentam calor extremo?

As plantas usam a fotossíntese para converter a luz solar e o dióxido de carbono em alimentos açucarados. Quando está muito quente, esse processo fica mais difícil.

Mais calor força as plantas a evaporar a água para se resfriarem. Se uma planta perder muita água, suas folhas murcharão e seu crescimento será interrompido. Os painéis solares de uma planta – as folhas – não conseguem captar a luz solar quando murcham. Sem água, sem energia para fazer a fruta ou o grão que queremos comer. Quando a temperatura do ar atinge 50°C, a fotossíntese é interrompida.

As temperaturas mais altas podem dificultar a produção de pólen e sementes pelas plantas e podem fazer com que floresçam mais cedo. O calor enfraquece a planta, deixando-a mais vulnerável a pragas e doenças.

As nossas culturas de sementes – do arroz ao trigo e à soja – dependem da reprodução sexuada. As plantas têm que ser fertilizadas (polinizadas por abelhas e moscas, por exemplo) para produzirem um bom rendimento.

Se ocorrer uma onda de calor durante o período de fertilização, as plantas terão mais dificuldade em lançar as sementes e o rendimento do agricultor diminuirá. Pior ainda, as altas temperaturas causam pólen estéril, o que reduz o número de sementes que uma planta pode produzir. Polinizadores como as abelhas também têm dificuldade em se adaptar ao calor.

Preparando nossas colheitas

Para darmos as melhores oportunidades às nossas colheitas, teremos de utilizar técnicas de modificação genética. Embora muitas vezes tenham sido controversos, são a nossa melhor forma de responder à ameaça.

A razão é que a modificação genética nos dá um controle mais preciso sobre o genoma de uma planta do que o método tradicional de melhoramento de características específicas. Também é muito mais rápido, pois podemos isolar genes de um organismo e transferi-los para outro sem reprodução sexuada. Portanto, embora não possamos cruzar girassóis com trigo através da reprodução sexual, podemos pegar nos genes do girassol e transferi-los para o trigo.

Durante décadas, dependemos de versões geneticamente modificadas de alguns dos nossos alimentos e fibras mais importantes. Quase 80% da soja em todo o mundo foi geneticamente modificada para aumentar a produtividade e torná-la mais nutritiva. A canola geneticamente modificada é responsável por mais de 90% da produção no Canadá e nos Estados Unidos, enquanto cerca de 20% da canola cultivada na Austrália é geneticamente modificada. Mas até agora, não tivemos nenhuma cultura comercialmente adotada modificada para resistir ao calor.

Uma forma de o fazer é procurar plantas tolerantes ao calor e transferir a sua capacidade para as nossas culturas. Algumas plantas são notavelmente tolerantes ao calor, como o fóssil vivo welwitschia mirabilis, que pode sobreviver no deserto da Namíbia com quase nenhuma precipitação.

Choque térmico e sensores de calor

As células vegetais possuem proteínas de choque térmico, assim como as nossas. Isso ajuda as plantas a sobreviver ao calor, protegendo o processo de dobramento de proteínas em outras proteínas. Se as proteínas de choque térmico não existissem, as proteínas vitais se desdobrariam em vez de se dobrarem na forma correta para a tarefa.

Podemos tentar fortalecer o funcionamento dessas proteínas de choque térmico existentes, para que as células possam continuar funcionando em condições mais quentes.

Também podemos ajustar o comportamento dos genes que atuam como sensores de calor. Esses genes operam como interruptores mestres, controlando a resposta de uma célula ao calor, convocando proteínas protetoras de choque térmico e antioxidantes.

Em nosso laboratório, modificamos plantas de soja fortalecendo esses genes do interruptor mestre com detecção de calor. As plantas de soja que expressam níveis mais elevados deste gene tiveram aumentos significativos na proteção. Sob condições de ondas de calor curtas e intensas, estas plantas modificadas murcharam menos, produziram pólen mais viável, tiveram menos deformidades estruturais e tiveram melhores rendimentos sob condições de stress térmico.

E o trigo?

Embora nos tenhamos habituado à soja geneticamente modificada, ainda não aceitamos a necessidade de alterar o trigo – a cultura básica mais importante.

As ondas de calor representam um problema semelhante para o trigo, mas a aceitação da comunidade não existe. A resistência contra o trigo modificado tem sido muito forte.

No laboratório, investigadores de universidades e empresas agrícolas tiveram sucesso na modificação do trigo para tolerar mais calor. Mas nenhuma destas mudanças chegou às culturas plantadas nos campos.

Se quisermos alimentar uma população crescente num planeta mais quente, isto terá de mudar.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.