Crédito CC0:domínio público
Pesquisadores do Departamento de Ciências Vegetais, Universidade de Oxford, descobriram uma nova via bioquímica em plantas que chamaram de CHLORAD.
Ao manipular o caminho do CHLORAD, os cientistas podem modificar a forma como as plantas respondem ao ambiente. Por exemplo, a capacidade da planta de tolerar estresses como alta salinidade pode ser melhorada.
Os pesquisadores esperam que seus resultados, publicado em Ciência , abrirá o caminho para novas estratégias de melhoria de safra, o que será vital à medida que enfrentamos a perspectiva de fornecer segurança alimentar para uma população que deverá atingir quase 10 bilhões em 2050.
A via do CHLORAD ajuda a regular as estruturas dentro das células vegetais chamadas cloroplastos. Os cloroplastos são as organelas que definem as plantas. Junto com muitos outros metabólicos, funções de desenvolvimento e sinalização, os cloroplastos são responsáveis pela fotossíntese - o processo pelo qual a energia da luz solar é aproveitada para alimentar as atividades celulares da vida.
Consequentemente, cloroplastos são essenciais, não apenas para as plantas, mas também para a miríade de ecossistemas que dependem das plantas, e para a agricultura.
Os cloroplastos são compostos por milhares de proteínas diferentes, a maioria dos quais é feita em outro lugar na célula e importada pela organela. Essas proteínas devem ser reguladas com muito cuidado para garantir que a organela continue funcionando adequadamente. A via do CHLORAD funciona removendo e descartando proteínas cloroplásticas danificadas ou desnecessárias; daí o nome CHLORAD, que significa "degradação da proteína associada ao cloroplasto".
Professor Paul Jarvis, pesquisador principal, disse:'Duas décadas depois da identificação do maquinário de importação de proteínas do cloroplasto - que fornece novas proteínas aos cloroplastos - nossa descoberta da via de CHLORAD revela pela primeira vez como individual, proteínas indesejadas são removidas dos cloroplastos. '
Investigador, Dr. Qihua Ling, disse:'Nossos estudos anteriores mostraram que as proteínas nas membranas dos cloroplastos são digeridas por um sistema de degradação de proteínas fora dos cloroplastos. Então, a questão principal era:como as proteínas do cloroplasto são extraídas da membrana para permitir que isso aconteça? Nossa descoberta do sistema CHLORAD responde a esta pergunta, e identificamos duas novas proteínas que atuam no processo. '
Co-pesquisador, Dr. William Broad, acrescentou:'Os cloroplastos são organelas eucarióticas que se originaram há mais de um bilhão de anos a partir de bactérias fotossintéticas, por um processo denominado endossimbiose. Notavelmente, o sistema CHLORAD contém uma mistura de componentes de origem eucariótica e bacteriana. Isso fornece um exemplo fascinante de como as células hospedeiras eucarióticas evoluíram gradualmente, cooptar as ferramentas disponíveis de novas maneiras, para governar suas organelas endossimbióticas. '
Peter Burlinson, Líder da Frontier Bioscience no Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas, disse:'A descoberta desta via bioquímica é um bom exemplo de como os insights da pesquisa fundamental em biologia vegetal podem revelar novas estratégias potenciais para desenvolver plantações que são mais produtivas e resilientes. Isso ajuda a ilustrar o valor da ciência básica na contribuição para enfrentar os principais desafios globais, incluindo uma população global crescente, tensões ambientais e um aumento da demanda para garantir a segurança alimentar. '
No ano de 2050, o nível atual de produção de alimentos deve aumentar em pelo menos 70% para atender às demandas de uma crescente população mundial e mudar as preferências alimentares para mais produtos de origem animal, enquanto 38% das terras do mundo e 70% da água doce já são usadas para a agricultura. Estresses abióticos, incluindo a seca, altas e baixas temperaturas, salinidade do solo, deficiências de nutrientes, e metais tóxicos, são a principal causa de perda de rendimento, diminuindo a produtividade da cultura em 50-80%, dependendo da cultura e da localização geográfica.
Assim, desenvolver safras resistentes ao estresse que podem ter rendimentos estáveis sob condições de estresse é uma estratégia importante para garantir a segurança alimentar futura. Essa necessidade é particularmente urgente, considerando o aumento da frequência de condições climáticas extremas que acompanham as mudanças climáticas globais, que causam tensões ambientais mais severas, surtos de doenças de plantas mais frequentes, e redução do rendimento e da qualidade da colheita.
Oxford University Innovation (OUI), o braço de comercialização de pesquisa da Universidade, está gerenciando a tecnologia.