As plantas de arroz podem lidar com o calor durante o dia, mas quando o sol se põe, elas precisam relaxar.

   Desenvolver arroz com tolerância a temperaturas noturnas mais altas se tornou um foco para os melhoristas de arroz porque estudos estão mostrando que as noites estão ficando mais quentes nas maiores regiões de cultivo de arroz.

   Metade do arroz cultivado nos Estados Unidos vem do Arkansas, principalmente do Delta. O Arkansas é o lar de cerca de 1,4 milhão de acres plantados com o grão que serve como alimento básico para mais da metade da população mundial, de acordo com o Serviço de Pesquisa Econômica do USDA.

   “Os melhoristas de arroz tentaram incorporar genes de tolerância ao histórico do arroz do Arkansas, o que não é uma tarefa fácil”, disse Vibha Srivastava, professora de biotecnologia vegetal no departamento de ciências de cultivo, solo e meio ambiente da Divisão de Agricultura do Sistema da Universidade do Arkansas. “Eles apenas começaram a arranhar a superfície nessa área, mas estão fazendo um bom progresso. Algumas atualizações promissoras estão lá.”

   No entanto, Srivastava disse que pode haver outro caminho a seguir, a edição genética, que é diferente da modificação genética porque não insere sequências de DNA de outros organismos, ela explicou.

Srivastava explora o tópico de melhoramento genético de arroz e o potencial da edição genética para tolerar o calor noturno na edição de dezembro da “Current Opinion in Plant Biology” com um artigo intitulado “Beat the heat: Breeding, genomics, and gene editing for high nighttime temperature tolerance in rice.”

   Seus coautores do artigo foram Christian De Guzman, professor assistente de melhoramento genético e genética de arroz, e Samuel B. Fernandes, professor assistente de estatística agrícola e genética quantitativa, ambos pesquisadores da Arkansas Agricultural Experiment Station, o braço de pesquisa da University of Arkansas System Division of Agriculture.

 

FOTO: À medida que as temperaturas noturnas aumentam em regiões de cultivo de arroz como Arkansas, Vibha Srivastava, professora de biotecnologia vegetal no departamento de ciências agrícolas, do solo e ambientais, aponta a edição genética para ajudar a desenvolver variedades com maior tolerância à temperatura (Foto da Divisão de Agricultura do Sistema da Universidade de Arkansas).

 

   É o primeiro artigo de revisão sobre alta tolerância noturna em arroz até onde eles sabem, reunindo toda a literatura científica disponível sobre o assunto em um só lugar.

   Srivastava disse que também houve informações sobre o assunto publicadas no “B.R. Wells Rice Research Series” com estudos liderados por Paul Counce, professor de fisiologia do arroz no Rice Research and Extension Center, sobre triagem de arroz para respostas a altas temperaturas noturnas, suscetibilidade ou tolerância.

   De Guzman, Fernandes e Srivastava receberam uma bolsa de quatro anos de US$ 585.650 do Departamento de Agricultura dos EUA para cultivar arroz para alta tolerância noturna. O artigo “Current Opinion in Plant Biology” expõe as informações coletadas.

   Quando o arroz está em seus estágios de floração e enchimento de grãos, ele é mais sensível a altas temperaturas noturnas do que altas temperaturas diurnas. As temperaturas ideais para o cultivo do arroz variam globalmente, mas os autores apontam que a maioria das variedades de arroz mostra sensibilidade a temperaturas noturnas acima de 28 graus Celsius.

   As temperaturas mais altas levam a perdas de rendimento e declínio da qualidade dos grãos expressos como "calcificação", uma característica indesejável que afeta a qualidade da moagem, a qualidade do cozimento e a palatabilidade.

   Com base em estudos recentes, os autores observaram que os resultados do alto estresse noturno podem levar a até 90 por cento de perda no rendimento de grãos e um aumento significativo na calcificação.

   Srivastava disse que os mecanismos genéticos da alta suscetibilidade ao estresse noturno não são claros, mas eles sabem que uma taxa de respiração elevada durante altas temperaturas noturnas desvia energia do crescimento para o reparo e afeta a formação de biomassa.

   Embora não haja cultivares modernas conhecidas criadas nos Estados Unidos que possam suportar a exposição a altas temperaturas noturnas durante o estágio reprodutivo, uma variedade indiana chamada “Nagina 22” oferece alta tolerância noturna. No entanto, quando cultivada em condições de campo no Arkansas, ela mostrou algumas características indesejáveis, como tamanho de grão pequeno, calcário e caules altos suscetíveis a cair, um fenômeno conhecido como acamamento.

   A “Nagina 22” foi usada em cruzamentos com cultivares modernas para obter alta tolerância noturna, mas os genes não foram clonados. Sem identidade genética, a aplicação da edição genética para melhorar as características de cultivares populares é impossível, disse Srivastava. Enquanto isso, ela aponta a edição genética como outra maneira de melhorar as características desejáveis ​​na “Nagina 22”, ou em cruzamentos com a “Nagina 22”.

   Algumas linhas de melhoramento avançadas no Programa de Melhoramento de Arroz do Arkansas podem ser candidatas à edição genética se mostrarem características melhoradas relacionadas ao rendimento e calcário dos grãos após alto estresse noturno.

FOTO: Vibha Srivastava segura grãos de arroz de uma variedade selvagem, à esquerda, e uma variedade em desenvolvimento para tolerar temperaturas noturnas mais altas. (Foto da Divisão de Agricultura do Sistema da Universidade de Arkansas por Paden Johnson)
 

   Uma consideração crítica com “Nagina 22” e suas linhas derivadas, no entanto, é melhorar sua calcinação naturalmente alta de grãos. A clonagem e análise de “Chalk5”, uma importante região calcária do DNA no arroz, abre uma rota para reduzir a calcinação por edição genética, ela observou.

   “Nosso objetivo é obter mais produção e um sabor mais saboroso quando se trata de arroz, mas a qualidade do grão é importante”, disse Srivastava.

   Estudos nacionais e regionais indicam uma tendência de aquecimento noturno nos Estados Unidos. De acordo com a Quinta Avaliação Climática Nacional divulgada em 2023, "as temperaturas noturnas e as temperaturas de inverno aumentaram mais rapidamente do que as temperaturas diurnas e de verão".

   Um estudo de 2021 com contribuições de pesquisadores da Arkansas State University e da Delta Water Management Research Unit do Departamento de Agricultura dos EUA - Serviço de Pesquisa Agrícola em Jonesboro mostrou um aumento de cerca de 1 grau Fahrenheit (0,53 Celsius) na temperatura do ar noturno sazonal do Arkansas entre 1940 e 2018. O estudo foi intitulado "Mudança significativa da temperatura do ar noturno ambiente durante a temporada de cultivo de arroz nos principais estados produtores de arroz dos EUA".

*Este artigo foi escrito por John Lovett e publicado pela Universidade de Arkansas e pode ser acessado em seu idioma original através de: https://aaes.uada.edu/news/hnt-rice-breeding/