As mudanças climáticas representam um desafio significativo para a produção agrícola e a segurança alimentar em todo o mundo. “O aumento das temperaturas, as mudanças nos padrões climáticos e os eventos extremos mais frequentes já demonstraram os seus efeitos nos sistemas agrícolas locais, regionais e globais”, afirma Kevin Pixley, diretor do Programa de Culturas de Terras Secas e diretor do Programa de Trigo no CIMMYT. “Como tal, variedades que possam resistir às tensões relacionadas com o clima e sejam adequadas para o cultivo em sistemas inovadores serão cruciais para maximizar a prevenção de riscos, a produtividade e a rentabilidade em ambientes alterados pelo clima.”

   Num novo estudo publicado na Molecular Plant, cientistas do CIMMYT, Alliance of Bioversity International e CIAT, do Instituto Internacional de Agricultura Tropical (IITA) e de programas nacionais de investigação agrícola no Burkina Faso, Etiópia, Nigéria, Tanzânia e Uganda, se juntaram para tentar prever novas características que podem ser essenciais para futuras variedades de culturas populares. Tendo entrevistado cerca de 600 cientistas agrícolas e partes interessadas, identificaram prováveis mudanças agronômicas em futuros sistemas de cultivo que procuram sustentabilidade, intensificação, resiliência e produtividade sob as mudanças climáticas, bem como características essenciais e desejáveis associadas, especialmente aquelas que não são atualmente priorizadas em programas de melhoramento vegetais.

         NÍVEIS DE ATENÇÃO A CADA DESAFIO DENTRO DE PROGRAMAS DE MELHORAMENTO VEGETAL:

   Centrando-se em seis culturas que têm uma importância vital para a segurança alimentar africana e para a missão do CIMMYT e do CGIAR – milho, sorgo, milheto, amendoim, feijão-caupi e feijão comum – os autores analisam oportunidades para melhorar futuras características prioritárias, bem como aquelas que consideram “ocultas” entre os especialistas pesquisados.

   O milheto é a sexta cultura de cereal mais cultivada no mundo e tem um grande potencial de expansão de área devido à sua excelente adaptação à seca e ao calor e ao seu valor nutricional excepcionalmente bom. A sua produção e utilização estão largamente limitadas às regiões áridas e semiáridas da África e da Índia. Com o aumento das temperaturas e as consequências esperadas das mudanças climáticas, será necessário continuar ou aumentar a reprodução de características de adaptação ao clima. 

   O milheto é conhecido pela sua excepcional tolerância ao calor, e é possível melhorar ainda mais este caráter, auxiliado pela recente elucidação dos fatores regulatórios e genômicos subjacentes. Nossa pesquisa especializada identificou a biofortificação com nutrientes e permanência verde como características inovadoras e potencialmente impactantes para variedades futuras, e também discutimos o melhoramento para resistência às aves porque atualmente não está dentro dos perfis de produtos e foi destacada como uma característica potencialmente altamente impactante para o melhoramento vegetal. 

   “Stay-green” permite que os genótipos de milheto sustentem a atividade fotossintética durante a seca terminal, contribuindo para o enchimento e a produção de grãos. O efeito do permanecer verde na extração de água pelo milheto após antese sob estresse hídrico é crucial para o enchimento de grãos. Marcadores moleculares foram identificados para permanecer verde em milheto; por exemplo, um InDel em um suposto gene da proteína de ligação à clorofila a/b foi associado à permanência verde e à produção de grãos sob condições de seca. Marcadores moleculares associados ao “Stay-green” foram mapeados no cromossomo 6, dois dos quais também foram associados ao rendimento de biomassa durante a seca precoce. “Stay-green” também contribui para a qualidade da forragem para alimentação animal, tornando-se uma característica valiosa para o melhoramento de dupla finalidade (alimentos e rações), que foi avaliada como moderadamente impactante e inovadora pelos entrevistados.

   Comparado com outros cereais, o milheto tem altas concentrações de antioxidantes, aminoácidos, leucina, isoleucina e lisina, e micronutrientes, Fe e Zn, e pró-vitaminas A. A diversificação da dieta, a fortificação dos alimentos e a suplementação nutricional são utilizadas para resolver as deficiências de micronutrientes; no entanto, estas soluções não são econômicas e acessíveis a todos os que delas necessitam. A biofortificação do milheto pode ser uma abordagem sustentável e econômica para aliviar as deficiências de micronutrientes e pode ter valor gerador de rendimento para os agricultores. 

   Embora poucos estudos tenham examinado a resistência das aves no milheto, vários estudos sobre o sorgo relataram que grãos com alto teor de tanino e panículas caídas e abertas causam menos danos às aves. Cultivares de sorgo que expressam proteínas de ligação ao tanino na fase de grão imaturo, mas não em grão amadurecido, não teriam impacto significativo na qualidade nutricional, ao mesmo tempo que reduziriam os danos às aves. Um estudo recente revelou que o Tannin1, que codifica uma proteína D40W que funciona no complexo proteico WD40/MYB/bHLH, controla o comportamento alimentar das aves no sorgo, afetando o acúmulo de antocianinas e compostos de tanino nos grãos. A identificação e o melhoramento de alelos favoráveis de um análogo no milheto poderia trazer um progresso significativo para a tolerância das aves. Até que ponto os danos causados pelas aves podem ser controlados no milheto através de características genéticas da planta hospedeira não é claro; no entanto, foi relatado que panículas densas com cerdas longas sofrem menos danos às aves. Infelizmente, variedades com estas características podem ser rejeitadas pelos agricultores que colhem e debulham manualmente, embora a recente libertação de uma panícula de milheto eriçada na Nigéria sugira que alguns agricultores estão interessados em cultivá-las. Atualmente, as abordagens não genéticas, por exemplo, espantar ou destruir pássaros, são as mais eficazes, mas com um uso crescente da mecanização, conforme previsto pelos entrevistados, e disponibilidade de novas tecnologias de reprodução, como edição de genoma, novas oportunidades para criar características que impeçam a alimentação das aves pode tornar-se viável. O muito provável aumento da utilização de híbridos também facilitará a mecanização da colheita. Finalmente, a pesquisa sobre compostos e vias bioquímicas pode elucidar oportunidades para criar ou aplicar a edição do genoma (por exemplo, para editar genes de taninos) para conferir resistência ou não preferência por parte das aves.

   O sorgo é a segunda cultura mais cultivada em África, com 28,1 milhões de hectares (69% da área global) cultivados principalmente em zonas áridas e semiáridas por pequenos agricultores numa diversidade de sistemas de cultivo. A maior parte da produção de cereais é consumida a nível familiar e a palha é cada vez mais utilizada como alimento para o gado, especialmente durante as estações secas, onde as pastagens naturais são limitadas. O sorgo é uma cultura “inteligente para o clima” devido à eficiência no uso da água e à tolerância a altas temperaturas e à variabilidade das chuvas. No entanto, prevê-se que as mudanças climáticas aumentem as temperaturas, o número de dias secos e chuvas intensas, provoquem uma alteração dos rendimentos entre +10% e –40% até ao final do século. 

   A pesquisa identificou a maturidade precoce e a permanência verde entre as características mais impactantes para a produção futura de sorgo, e selecionamos o baixo teor de fósforo no solo como uma característica futura potencialmente negligenciada e de alto valor. 

   Relatórios anteriores indicando a preferência dos agricultores por variedades de maturidade precoce e que permanecem verdes na Etiópia, Zimbabué, Mali e Nigéria apoiam a importância dessas características para a adaptação aos ambientes em mudança. A maturidade precoce pode permitir escapar à seca terminal, reduzindo os riscos de produção. Os genes da época de floração ativam a transição do crescimento vegetativo para o reprodutivo; enquanto os genes permanecer verdes atrasam a senescência das folhas e aumentam a eficiência do uso de água e nitrogênio sob estresse hídrico pós-floração. Os QTLs Stay-Green estão co-localizados com genes associados ao ângulo estreito da raiz, o que contribui para o enraizamento profundo e maior extração de água. Além da sua importância para a adaptação ao stress hídrico, o “Stay-Green” contribui para a manutenção da qualidade da palha de variedades de dupla finalidade (cereais para alimentação humana e palha para alimentação animal). A digestibilidade da palha, que é severamente reduzida durante a seca, pode ser menos afetada para linhas que expressam permanência verde. A seleção assistida por marcador molecular (MAS) foi relatada para permanecer verde em linhagens elite.

   Os entrevistados da pesquisa, especialmente os não melhoristas, identificaram a necessidade de aumentar a diversidade dos sistemas de cultivo como um fator de alto potencial de impacto. Os melhoristas, no entanto, identificaram a tolerância ao calor como a característica mais inovadora, que todos os entrevistados acreditam ter um potencial de impacto moderado, embora acreditemos que possa ter um grande impacto nas principais regiões produtoras de milho da África sob as mudanças climáticas. O aumento da diversidade do sistema de cultivo pode aumentar a produtividade por unidade de área, reduzir o risco, suprimir pragas e doenças e otimizar a captura de recursos, ao mesmo tempo que reduz a erosão, a perda de carbono do solo e o escoamento de nutrientes devido ao aumento da cobertura vegetal. Discutimos agora o melhoramento para: (1) aumento da diversidade do sistema de cultivo, (2) ocorrência concomitante de calor e seca, e como uma característica potencialmente negligenciada, (3) melhoramento para otimizar o microbioma da rizosfera. 

   Apesar das vantagens da cultura consorciada, o melhoramento de milho na África é conduzida principalmente num sistema de monocultura. Embora muitos agricultores utilizem cultivos consorciados ao testar híbridos candidatos de elite em programas de melhoramento (testes na fazenda), isso normalmente acontece no final do processo de desenvolvimento do produto, quando a variação genética e a oportunidade de selecionar híbridos que tenham desempenho ideal em sistemas de cultivos consorciados são limitadas. O melhoramento de variedades especificamente para um sistema baseado em consórcio é complexo porque requer a otimização de duas ou mais culturas simultaneamente para complementaridade no mesmo ecossistema. Demonstrou-se recentemente que a seleção genômica aumenta significativamente a taxa de ganho genético em relação à seleção fenotípica apenas para o rendimento de grãos quando se reproduz para sistemas de culturas consorciadas, independentemente da correlação genética da cultura consorciada com o rendimento da monocultura.

   Nos últimos 30 anos, houve um aumento duplo na probabilidade de ocorrência concomitante de stress térmico e de seca durante as épocas de cultivo do milho. A co-ocorrência de stress térmico e hídrico reduz a produção de milho em 1,7% por cada grau-dia acumulado acima de 30°C. A investigação na África Austral mostrou que o rastreio da tolerância à seca sob temperaturas moderadas selecionou indiretamente a tolerância ao calor, resultando em linhas de elite tolerantes à seca, amplamente utilizadas em híbridos comerciais que são altamente susceptíveis à seca e ao stress térmico combinados. Portanto, o estudo destacou a importância da seleção tanto para a tolerância ao calor quanto à seca. O aumento das temperaturas sob as mudanças climáticas fará com que muitos países africanos experimentem temperaturas não representadas nos climas atuais e o aumento do intercâmbio de germoplasma de países identificados como análogos de climas futuros será essencial.

   A rentabilidade baixa e variável dos fertilizantes na produção de milho é um dos principais impulsionadores da utilização subóptima de fertilizantes e, subsequentemente, da lacuna de rendimento do milho na África. Embora a exploração do microbioma radicular tenha sido identificada como baixa em termos de viabilidade e impacto potencial, e moderadamente alta em termos de inovação como alvo de melhoramento, poderia desempenhar um papel importante no aumento da eficiência do uso de fertilizantes. 

   Os genótipos de milho variam na sua capacidade de mediar a mineralização da matéria orgânica do solo, o que pode resultar na mobilização de amónio e subsequente nitrificação, fornecendo nitrogénio para absorção pelas plantas. A inibição biológica da nitrificação (BNI) pode desempenhar um papel significativo na eficiência do uso do nitrogênio na produção de milho. O teor de P no solo é um dos principais impulsionadores das comunidades bacterianas e fúngicas, com baixo teor de P no solo, que é difundido na África, favorecendo as comunidades microbianas que suprimem o crescimento do milho. Medir a diversidade microbiana da rizosfera é possível em condições de campo, mas quantificar as taxas de mineralização e nitrificação da matéria orgânica do solo é complexo e geralmente realizado sob condições controladas. Décadas de seleção em programas de melhoramento para rendimento, principalmente sob condições de alto consumo de insumos, podem ter modificado indiretamente as interações entre o milho e seu microbioma e alterado o recrutamento de grupos funcionais específicos de ciclagem de N ou de baixa tolerância a P na rizosfera. As raças locais, incluindo aquelas mantidas em bancos de germoplasma, podem fornecer uma fonte importante de novos alelos para melhorar o microbioma na rizosfera do milho, enquanto a seleção genômica pode oferecer a tática necessária para incorporar tais características complexas em canais de reprodução.

   A pesquisa de características futuras revelou rendimento de grãos, maturidade precoce, resistência emergente a pragas e doenças, tolerância à seca, eficiência no uso da água e fortificação nutricional, seguida de mecanização, vigor precoce, permanência verde, eficiência no uso de N, doenças transmitidas pelo solo e sistemas de cultivo como características impactantes para futuras variedades de amendoim. Vários estudos anteriores também identificaram o rendimento de grãos, a tolerância à seca, a maturidade precoce e a resistência a doenças como essenciais para futuras variedades de amendoim. Embora melhoristas e não melhoristas geralmente concordem sobre as características futuras de maior impacto, muitas vezes discordam sobre quais características são alvos de reprodução inovadores. Todos concordaram que a mecanização, o melhoramento nutricional e os sistemas de cultivo são alvos inovadores, enquanto apenas os melhoristas consideram que o vigor precoce, o microbioma e a eficiência na utilização de N são inovadores, e apenas os não melhoristas acreditam que a eficiência no uso da água, a maturidade precoce e a permanência verde são alvos inovadores. Nós nos concentramos em três características consideradas de alto impacto potencial e alvos inovadores para o melhoramento genético: (1) melhoria nutricional, (2) mecanização e (3) dupla finalidade (produção de grãos e palha). 

   O amendoim é conhecido pelo seu alto valor nutricional e é um ingrediente preferido para alimentos ricos em nutrientes para prevenir a desnutrição em crianças e mulheres grávidas e lactantes. No entanto, existe uma variabilidade genética substancial para melhorar ainda mais a composição nutricional do amendoim, particularmente o teor de óleo e a proporção de óleo oleico-linoleico. Avanços recentes em ferramentas analíticas permitiram a fenotipagem econômica e não destrutiva para óleo e alto teor de oleico (HO) usando espectroscopia de refletância no infravermelho próximo. Na África, o melhoramento de amendoim HO está na sua infância, apesar dos benefícios documentados para a saúde e do prazo de validade mais longo através da redução da rancidez oxidativa. Várias associações de QTL e características de marcadores foram relatadas para conteúdo de óleo e HO, e o MAS e o retrocruzamento assistido por marcadores têm sido usados para melhorar a qualidade do óleo do amendoim. Alelos mutantes ahFAD2, conferindo HO, têm sido usados com sucesso para introgessão de características. No entanto, as variedades de amendoim HO continuam a ser raras na África, em contraste com outras regiões produtoras de amendoim. Os esforços para desenvolver variedades de amendoim com alto teor de Fe, Zn, pró-vitamina A ou proteínas na África têm sido limitados, mas existe variabilidade genética para estas características dentro do conjunto genético primário.

   A colheita do amendoim e a decapagem das vagens são trabalhosas e dispendiosas e são muitas vezes complicadas pelo solo seco na colheita. Para os pequenos agricultores, especialmente as mulheres que são os principais produtores, a mão-de-obra está a tornar-se mais cara e mais escassas. A mecanização do processo de produção do amendoim é um dos principais fatores que podem melhorar a eficiência e as margens de lucro. “Stay-green” é uma característica que facilitaria a colheita mecanizada através da manutenção da resistência das estacas e do caule, minimizando assim as perdas de vagens durante a colheita. “Stay-green” também pode proteger a colheita contra perda de rendimento (por exemplo, desprendimento de estacas e danos causados por térmitas e insetos) quando a colheita é atrasada devido a escassez de mão-de-obra ou prioridades concorrentes. “Stay-green” também contribui para a tolerância à seca e para a melhoria da qualidade das forragens. Os mecanismos fisiológicos subjacentes que levam à expressão verde, à identificação de QTL e à descoberta de genes têm sido importantes áreas de pesquisa para várias culturas, incluindo sorgo, trigo e cevada e amendoim. A introgressão de QTL para permanecer verde resultou em variedades de sorgo com melhor tolerância à seca e rendimento. A seleção simultânea para permanecer verde e rendimento de grãos tem sido recomendada para garantir que a senescência retardada não seja causada pela baixa demanda de sumidouros. Além de contribuir para a tolerância ao stress terminal da seca, o permanecer verde contribui para a quantidade e qualidade da colheita de amendoim, a tolerância a doenças e a qualidade dos grãos. Sensores baseados em drones podem medir características fisiológicas e agronômicas úteis para o cultivo de variedades verdes com alto rendimento.

   Dado que o preço do fruto do amendoim pode igualar ou exceder o do seu grão, seria valioso criar variedades de dupla finalidade (grãos e forragens) com restos verdes e nutritivos. O amendoim de dupla utilização não foi destacado como uma característica futura crítica, especialmente por não melhoristas, mas as evidências sugerem que a qualidade da forragem deve ser incluída nos critérios de seleção para futuras variedades de amendoim. Os pedaços de amendoim já são exportados como alimento para o gado do Sudão para o Médio Oriente, e as mudanças climáticas poderão aumentar a pressão sobre os sistemas de cultivo para produzir alimentos para o gado, à medida que as áreas de pastagem são reduzidas. Existe uma variação genética substancial e a qualidade das forragens já está a ser integrada como critério de libertação de variedades de amendoim para alguns segmentos de mercado. Com a diversidade genética existente para características de qualidade nutricional, características de permanência verde e características de qualidade de colheita, e os avanços na fenotipagem e nas ferramentas genômicas, é viável que os programas de melhoramento desenvolvam amendoim rico em nutrientes, que permaneça verde e de dupla finalidade. variedades que sejam resistentes ao clima e que atendam às demandas dos agricultores e do mercado.

   O inquérito aos peritos identificou a maturidade precoce e a resistência a pragas e doenças emergentes como as características mais impactantes para a adaptação e para diminuir os riscos de fracasso da colheita do feijão-caupi sob as mudanças climáticas. O melhoramento para uma arquitetura radicular ideal abordaria duas das características priorizadas como impactantes no futuro, a tolerância à seca e a eficiência no uso da água. O melhoramento para arquitetura radicular também seria altamente inovador, provavelmente devido aos desafios da fenotipagem e, portanto, atualmente à baixa viabilidade de melhoramento. Por estas razões, discutimos a arquitetura radicular como uma característica potencialmente negligenciada, depois de discutir o melhoramento para maturidade precoce e resistência a pragas e doenças emergentes ou reemergentes. 

   Na Savana do Sahel e do Sudão, as variedades de feijão-caupi de maturação precoce fornecem alimentos durante períodos críticos de fome, quando os fornecimentos de alimentos da época agrícola anterior se esgotam. A maturidade precoce permite que o feijão-caupi escape à seca terminal e prospere em ambientes áridos e semiáridos. A adaptação a épocas de cultivo curtas sacrifica o potencial de rendimento em favor de uma produção estável e fiável durante a maioria das épocas de cultivo. Existe variação genética para a precocidade e a precocidade é um objetivo importante na maioria dos programas de melhoramento do feijão-caupi na África. Além de escapar a temperaturas desfavoravelmente elevadas durante as fases de floração e vagem, a maturidade precoce é valiosa para evitar pragas e doenças.

   As pragas e doenças emergentes representam ameaças à produção agrícola e, atualmente, as pragas menores podem tornar-se pragas importantes sob mudanças climáticas. Como exemplos, os biótipos de pulgões em evolução superaram a resistência em variedades melhoradas de feijão-caupi e tripes das folhas, que antes ocorriam esporadicamente, agora representam uma séria ameaça e causam efeitos devastadores através de surtos regulares em algumas áreas em Nigéria. Múltiplas raças de “Striga gesnerioides” foram recentemente relatadas em países da África Ocidental onde anteriormente apenas uma raça estava presente. 

   Poucos entrevistados da pesquisa opinaram que a arquitetura raiz provavelmente proporcionará alto impacto no futuro; no entanto, acreditamos que esta característica merece maior atenção no melhoramento do feijão-caupi para adaptação às mudanças climáticas. A arquitetura radicular é importante para a aquisição de nitrogênio e água pelas plantas e de fósforo, que é altamente imóvel e comumente limitante. Existe uma diversidade genética considerável para características radiculares que melhoram o crescimento em ambientes secos e pobres em nutrientes. Características radiculares que contribuem para uma arquitetura radicular eficiente e melhor produtividade em ambientes estressantes (baixa fertilidade do solo e seca) e ideais foram identificadas no feijão-caupi. Variação genotípica significativa e alta herdabilidade foram observadas para fenótipos incluindo comprimento de raiz primária (herdabilidade = 0,77), número de raiz basal (0,72) e densidade de ramificação da raiz principal (0,67). Com o desenvolvimento de métodos de alto rendimento para fenotipagem da arquitetura radicular, por exemplo, ferramentas robóticas de imagem e pipelines de análise para visualizar, quantificar e analisar diversas características radiculares, a diversidade genética para a arquitetura radicular poderia ser explorada no feijão-caupi.

   A pesquisa especializada do feijão comum identificou resistência a pragas e doenças emergentes, curto tempo de cozimento (CKT), tolerância à seca, maturidade precoce e biofortificação nutricional como características futuras impactantes, enquanto CKT, biofortificação nutricional, vigor precoce e eficiência no uso da água foram considerados as características mais inovadoras para melhoramento. Discutimos o CKT e o melhoramento nutricional, e incluímos a tolerância à baixa fertilidade do solo como uma característica potencialmente negligenciada para o feijão (e provavelmente para todas as seis culturas nesta revisão). 

   O feijão é um alimento básico importante em muitas partes da África; no entanto, o CKT longo é um desincentivo ao consumo, uma vez que exige grandes quantidades de água, combustível e tempo. As mulheres constituem mais de 60% dos produtores de feijão em toda a África e beneficiam de variedades melhoradas de feijão comum com CKT mais curto. Mais de 85% dos pobres rurais e urbanos utilizam madeira ou carvão como combustível para cozinhar feijão, o que tem impacto ambiental devido à desflorestação. A pesquisa sobre a “cozinhabilidade” do feijão comum começou na década de 1960, e o CKT e a taxa de absorção de água foram posteriormente demonstrados como características únicas, com uma baixa correlação fenotípica entre eles e interação genótipo por ambiente relativamente pequena para ambas as características. Existe uma ampla variabilidade genotípica associada à CKT nos acessos de feijão andino e mesoamericano. A variação no CKT tem sido associada às qualidades das sementes, incluindo cor, tamanho e espessura do tegumento. 

   Em muitos lares africanos, o feijão é uma fonte acessível de Fe e Zn, que são essenciais para a saúde e o bem-estar das mulheres e das crianças, e de proteína, que é essencial para toda a família. Num ensaio de bioeficácia entre mulheres em idade universitária no Ruanda, os feijões com alto teor de Fe melhoraram o nível de Fe e melhoraram a capacidade cognitiva, a função cerebral e a eficiência no trabalho. Existe a oportunidade de melhorar a saúde das mulheres e das crianças através do aumento do consumo de feijões de cozedura rápida com teor elevado e biodisponível de Fe e Zn. Existe variação genética para a composição nutricional do feijão cozido, incluindo Zn, P, K, Ca e Fe no Painel de Diversidade Andina e em variedades lançadas pelos programas da Pan Africa Bean Research Alliance (PABRA). Esforços futuros de melhoramento podem se concentrar em melhorar a biodisponibilidade de Fe e Zn, incorporando mecanismos como grãos com escurecimento lento ou sem escurecimento, ou mutantes com baixo teor de fitato. No entanto, descobriu-se que um mecanismo homeostático que regula a absorção de Fe e Zn impede o progresso da biofortificação e os melhoristas podem precisar cruzar entre pools genéticos para alcançar níveis mais elevados de absorção de Fe e Zn; usar espécies irmãs que evoluíram em ambientes pobres em Fe e são mais receptivas à absorção de Fe também poderia ser uma estratégia viável.

   O feijão comum exibe variabilidade genética considerável para tolerâncias específicas ao estresse edáfico único ou múltiplo, incluindo baixo N, baixo P e acidez do solo com toxicidades associadas de Al e/ou Mn. A pesquisa sobre fenótipos de raízes e seu papel na exploração aprimorada do solo e na aquisição de P está em andamento há muito tempo, levando a uma melhor compreensão dessas características. Diversas características, como maior ramificação radicular e pêlos radiculares mais longos, porcentagem de N derivado da atmosfera, BNI, receptores quinases, transportadores transmembrana e transcrição fatores foram empregados para selecionar a tolerância a deficiências minerais específicas. No entanto, o desenvolvimento de variedades adaptadas a múltiplas deficiências minerais do solo que ocorrem em combinação com tensões abióticas, como a seca, o calor e o alagamento, comuns nas condições dos agricultores, fez pouco progresso. A definição da população-alvo dos ambientes centrou-se principalmente nos fatores climáticos, com menos ênfase nas características e deficiências do solo, o que poderia orientar os testes de variedades para a baixa tolerância à fertilidade do solo. As lacunas no melhoramento de tolerância múltipla ao estresse edáfico incluem mapeamento inadequado das deficiências do solo, má compreensão da base genética da tolerância a múltiplas deficiências minerais do solo, dificuldades no desenvolvimento de protocolos de triagem adequados e cooperação limitada entre melhoristas e cientistas do solo.

   Os resultados do estudo apontam para a necessidade de considerar os sistemas de cultivo como centrais para a estratégia de resiliência às mudanças climáticas, bem como para a necessidade de reconsiderar as características da variedade de culturas que eventualmente se tornarão essenciais.

   No geral, os especialistas que participaram no inquérito deram prioridade a várias características essenciais para o futuro que ainda não estão contempladas nos atuais programas de melhoramento — principalmente a eficiência na utilização da água no milheto, no amendoim e no feijão; adaptação aos sistemas de cultivo de milheto e milho; e aptidão para mecanização do amendoim. 

   A pesquisa confirmou que muitas características que já são priorizadas nos atuais programas de melhoramento permanecerão essenciais, o que não é surpreendente e é consistente com outras descobertas recentes. Embora o melhoramento vegetal mais inteligente e rápido de características atualmente importantes seja essencial, os autores sugerem que a incapacidade de antecipar e de produzir para necessidades e oportunidades em mudança para novas características em variedades futuras seria um grande erro, comprometendo a resiliência dos agricultores, melhores oportunidades de subsistência e segurança alimentar diante das mudanças climáticas.

   A disparidade de rendimento do sorgo na África pode ser reduzida utilizando variedades melhoradas e fertilização adequada, especialmente fósforo e azoto. A pesquisa não identificou a absorção e uso de P como características futuras impactantes para o melhoramento do sorgo; no entanto, a baixa disponibilidade de P no solo é um grande constrangimento para a produção agrícola em regiões tropicais. A absorção de P em solos com baixo teor de P está correlacionada com a arquitetura radicular (comprimento e área superficial) e com o rendimento de grãos. A reprodução para aumentar a absorção de P aumentará a resiliência das culturas às mudanças climáticas e aumentará o rendimento em solos com baixo teor de P. Diversidade genética significativa e altas herdabilidades foram relatadas para absorção de P e eficiência de uso entre sorgos da África Ocidental e Central sob condições de baixo e alto teor de P. Essas características estão positivamente correlacionadas e são controladas por poucos genes, incluindo o gene de tolerância ao Al sbMATE para o qual estão disponíveis marcadores para MAS.

   É importante ressaltar, explicam os autores, que as características essenciais previstas para o futuro incluem alvos de reprodução inovadores que devem ser priorizados. Eles apontam para exemplos como melhor desempenho em sistemas interculturais ou de revezamento, menor respiração noturna, melhor qualidade da palha ou microbioma da rizosfera otimizado, que traz benefícios para a eficiência do uso de nitrogênio, fósforo e água.

   Os autores enfatizam que o maior desafio para o desenvolvimento de variedades de culturas para vencer a corrida entre as mudanças climáticas e a segurança alimentar pode ser a inovação na definição e a ousadia no melhoramento de acordo com as características de amanhã. Com isto em mente, eles descrevem algumas das ferramentas e abordagens de ponta que podem ser usadas para descobrir, validar e incorporar nova diversidade genética de germoplasma exótico em populações reprodutoras com precisão e velocidade sem precedentes.

*Os demais autores deste artigo são: Jill E. Cairns, Santiago Lopez-Ridaura, Chris O. Ojiewo, Maryam Abba Dawud, Inoussa Drabo, Taye Mindaye, Baloua Nebie, Godfrey Asea, Biswanath Das, Happy Daudi, Haile Desmae, Benoit Joseph Batieno, Ousmane Boukar, Clare T. M. Mukankusi, Stanley T. Nkalubo SarahJ. Hearne, Kanwarpal S. Dhugga, Harish Gandhi, Sieglinde Snapp e Ernesto Adair Zepeda-Villarreal.

*Este artigo pode ser acessado em seu idioma original em: https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(23)00255-1