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Captura de carbono e a nova fronteira reprodutiva para segurança alimentícia

07.03.2019

Dr. João Paulo Pennachi , PhD em Ciências Ambientais – Universidade de Lancaster/Rothamsted Research – Reino Unido

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A fotossíntese – maneira pela qual as plantas capturam dióxido de carbono (CO2) da atmosfera, usando água (H2O) e luz do sol e liberando oxigênio (O2) – é o principal processo responsável pela vida na Terra na sua forma atual. É também uma das principais catalizadoras do acúmulo de biomassa vegetal e rendimento agrícola ao redor do mundo.

Com o aumento da população global e as mudanças nos padrões de consumo alimentar, as atividades agrícolas estão sob pressão para manter a produção de comida a frente à demanda e para garantir a segurança alimentícia de uma maneira sustentável, até mesmo em cenários climáticos menos previsíveis.

Mapear plantas com maior eficiência no processo de captura do CO2 e que não usem recursos extra (como nutrientes e água) é fundamental para a reprodução de plantações de alto-rendimento e resiliência climática. Nesse escopo, um projeto de PhD foi realizado em Rothamsted Reaserch na Universidade de Lancaster, com fundos do CNPq sob o programa “Ciências sem Fronteiras” como parte do projeto “Wheat® 20:20”, entre 2013 e 2017. Em colaboração com o grupo do professor Martin Parry e supervisão da Drª. Elizabete Carmo-Silva, o projeto habilitou análise da variação genética na eficiência da captura do carbono nas plantações de soja e o mapeamento das regiões genômicas relacionadas a tal variação. O projeto também avaliou as diferentes estratégias das plantas em construir e manter colheitas em condições climáticas contrastantes. Os resultados dessa pesquisa reforçaram a importância de parâmetros fisiológicos para informar o processo reprodutivo para novas variedades de soja (Parry et al., 2017, Pennacchi et al., 2018a; Pennacchi et al., 2018b).

Apesar da importância desses parâmetros fisiológicos de reprodução ser altamente reconhecida atualmente, a avaliação deles é um ponto limitador para a triagem do genótipo. Com o advento da manipulação genética, a capacidade de geração de novos protótipos está mais avançada em relação à capacidade de avaliar suas características ou fenótipos. Quanto a estes últimos, avaliá-los pode ser definido como a observação das propriedades de um organismo, em níveis múltiplos, que são produzidos pela interação do genótipo e do ambiente. O processo é atualmente conhecido como a nova fronteira para a cultura agrícola e o desenvolvimento de métodos de alta produtividade é urgente.

Essa nova fronteira da ciência motivou, em 2018, uma colaboração com o grupo do Dr. Malcolm Hawkesford na Rothamsted Research, num programa de pós-doutorado com fundos da Rutherford Fellowship por meio do Flexible Talent Mobility Award (FTMA) e UKRI (UK Research and Investment), como parte do projeto Designing Future Wheat®. A pesquisa teve como foco o uso de uma plataforma de fenótipo, a Field Scanalyzer, para avaliar variedades de soja usando um sistema de imagem alto rendimento funcionando num turno de 24h por dia, todos os dias. Os dados gerados pela plataforma foram comparados com as medidas de múltiplos parâmetros fisiológicos usando dispositivos portáteis para validar e entender o potencial das medidas de alto rendimento em explicar o processo fisiológico da planta em aprimorar e acelerar a triagem de múltiplos genótipos. Os resultados dessa pesquisa serão divulgados em breve.

O próximo passo para essa colaboração entre Brasil e Reino Unido envolve o uso de expertise mútua para entender em profundidade o impacto da plasticidade de captura do carbono e seus métodos e avaliação para a cultura de colheitas e a adaptação genética de materiais sob condições climáticas flutuantes e técnicas agronômicas diferentes. A proposta dos novos projetos de pesquisa e workshops é parte do plano para a consolidação da colaboração Brasil-Reino Unido e a expansão de novas parcerias.

Resultado das pesquisas

Parry MAJ, Pennacchi JP, Robledo-Arratia L, Carmo Silva, E (2017) Photosynthetic improvements of wheat plants. In: Langridge P (2017) Achieving sustainable cultivation of wheat Volume 1: Breeding, quality traits, pests and diseases.

Pennacchi JP, Carmo Silva E, Andralojc PJ, Powers S, Feuerhelm D, Parry MAJ (2018). Dissecting the main yield drivers in a wheat mapping population. Agronomy, 8: 94 (https://doi.org/10.3390/agronomy8060094)

Pennacchi JP, Carmo-Silva E, Andralojc PJ, Lawson T, Allen AM, Raines CA, Parry MAJ (2018) Stability of wheat grain yields over three field experiments in the UK. Food and Energy Security. DOI: 10.1002/fes3.147 (https://doi.org/10.1002/fes3.147)

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