A soja é uma das culturas com maior impacto económico e social no mundo, fornecendo uma percentagem significativa de todas as proteínas para consumo animal à escala global e ainda desempenhando papéis importantes na produção de petróleo e aplicações de biocombustíveis. 

   Em 2022, cerca de 115 milhões de toneladas de soja foram produzidos nos Estados Unidos. Para acompanhar a crescente procura por ração animal à base de soja, o USDA prevê que a área plantada com soja aumentará 19,6% até 2032. O melhoramento híbrido de soja tem potencial para aumentar a produtividade de uma das culturas mais plantadas e consumidas nas Américas, mas permanece em grande parte inexplorado.

   Novas pesquisas realizadas por cientistas do Donald Danforth Plant Science Center e da Cornell University fornecem uma tecnologia chave para produzir cruzamentos na soja. O estudo recém-publicado, revelou que o cruzamento com as linhagens Barnase/Barstar fornece um novo recurso que pode ser usado para amplificar conjuntos de sementes híbridas, permitindo testes em larga escala para heterose nesta cultura importante.

   Atualmente, a soja é 99% autopolinizada, impedindo quaisquer ganhos com a hibridização. O melhoramento híbrido para maior vigor tem sido usada há mais de um século para aumentar a produção agrícola sem exigir maiores insumos. Embora esta abordagem tenha levado a alguns dos ganhos mais substanciais na produtividade das culturas, as barreiras à reprodução limitaram fundamentalmente a soja de colher os benefícios do vigor híbrido. A soja produz flores discretas que se autofecundam antes de abrir e, portanto, não são facilmente passíveis de cruzamento. Isto se deve em parte às limitações das abordagens atuais, que não conseguiram produzir cruzamentos confiáveis na soja.

   A equipe de pesquisa demonstrou que o sistema Barnase/Barstar de esterilidade masculina/resgate masculino pode ser usado na soja para produzir sementes híbridas. Ao expressar a ribonuclease citotóxica, Barnase, sob um promotor específico do tapete em anteras de soja, foram capazes de bloquear completamente a maturação do pólen, criando plantas masculino-estéreis. E mostraram que a fertilidade pode ser recuperada na geração “F1” destas linhas que expressam Barnase quando são cruzadas com pólen de plantas que expressam o inibidor de Barnase, Barstar.

   “É importante ressaltar que descobrimos que o sucesso do resgate da fertilidade masculina depende da dosagem relativa de Barnase e Barstar. Quando Barnase e Barstar foram expressos sob o mesmo promotor específico do tapete, a prole F1 permaneceu estéril como macho. Quando expressamos Barstar sob um promotor relativamente mais forte do que Barnase, fomos capazes de alcançar o resgate bem-sucedido da fertilidade masculina na geração F1”, disse Patricia Baldrich, PhD, coautora do trabalho e investigadora principal do Danforth Center.

   Este trabalho demonstra a implementação bem-sucedida de uma abordagem biotecnológica para produzir descendentes híbridos férteis em soja. Dada a importância da soja para a agricultura global, os avanços na produtividade da soja poderiam ter um impacto transformador e promover a agricultura sustentável, permitindo aos agricultores produzir rendimentos mais elevados nas áreas existentes.

   “A soja melhorada é um objetivo de longo prazo dos agricultores, melhoristas vegetais e cientistas”, diz Blake Meyers, PhD, investigador principal do Danforth Center e professor de ciências vegetais na Universidade de Missouri. “As melhorias podem ter um efeito potencialmente substancial – e também oferecer um benefício aos polinizadores sitiados.”

   “Este trabalho é o primeiro passo para o desenvolvimento de um sistema de melhoramento híbrido para a soja. Assistir Nicole Szeluga, estudante de doutorado na Universidade Cornell e autora principal deste artigo, levar o projeto desde a concepção até a concretização me deixou muito orgulhoso. Estou animado para ver como o projeto da equipe se desenvolverá nos próximos anos”, disse a autora correspondente Margaret Frank, PhD, professora assistente da Universidade Cornell na Escola de Ciências Integrativas de Plantas.

   A soja de polinização cruzada tem potencial para aumentar a produtividade graças ao chamado “vigor híbrido” e permitir que os agricultores produzam mais soja em menos terra. Para atingir esse objetivo, a equipe está agora trabalhando em características adicionais de flores de soja, que quando empilhadas ou combinadas com linhas masculinas estéreis, representarão uma abordagem sistemática para permitir a produção de sementes híbridas de soja.

   “Como estudante de pós-graduação, tenho imensa satisfação em observar a evolução contínua deste projeto, desde a conceituação até a experimentação, seguida de uma análise minuciosa dos dados para a publicação. Estou entusiasmado por fazer parte de uma pesquisa que tem potencial para provocar mudanças impactantes no mundo”, acrescentou Ryan DelPercio, bolsista de pré-doutorado do USDA-NIFA-AFRI na Universidade de Missouri e membro do laboratório Meyers.

   O projeto de pesquisa foi iniciado após o programa “Conversas: Enfrentando Grandes Desafios, Grandes Ideias” do Centro Danforth, onde três equipes de cientistas emergentes competem para ganhar dinheiro inicial para sua grande ideia. A ideia foi apresentada como “The Billion-Bushel Flower” por Baldrich, DelPercio e Frank. A equipe ainda ganhou com sucesso um prêmio do United Soybean Board para fornecer os fundos correspondentes e desenvolver dados de prova de conceito. Após este prémio inicial, o trabalho foi continuado através do Prémio Novo Inovador em Investigação Alimentar e Agrícola da Fundação para a Investigação Alimentar e Agrícola a Margaret Frank.

*Esta notícia foi publicada inicialmente por “NewsWise” e pode ser acessada em seu idioma original através de: https://www.newswise.com/articles/new-research-identifies-a-biotechnology-approach-to-improve-hybrid-breeding-of-soybean