Uma nova variedade de tomate inteligente muda de cor para indicar deficiência de nitrogênio
Dois estudantes de doutorado da Universidade Cornell desenvolveram plantas de tomate geneticamente modificadas que mudam para uma cor vermelha intensa quando o solo apresenta falta de nitrogênio (antes que ocorram danos) e foram selecionados como finalistas nacionais pela Competição de Inventores Universitários.
Uma invenção desenvolvida por dois estudantes de doutorado da Universidade Cornell, que transforma plantas de tomate geneticamente modificadas em um vermelho intenso quando os níveis de nitrogênio no solo estão baixos, foi nomeada finalista na Competição Nacional de Inventores Universitários.
Os Sensores Vivos RedAlert, criados por Jacob Belding e Ava Forystek, são um dos cinco finalistas que competem na categoria de estudantes de pós-graduação da competição, organizada pelo Hall da Fama Nacional dos Inventores.
Desenvolvidas pelo Centro de Pesquisa em Sistemas de Plantas Programáveis (CROPPS) da Fundação Nacional de Ciência (NSF), as plantas sensoriais geneticamente modificadas dos estudantes poderão um dia ajudar jardineiros, agricultores e produtores hidropônicos a determinar se suas plantas precisam de mais nitrogênio. Quando as plantas sentinelas ficam vermelhas, os agricultores podem saber onde e quando fertilizar. Atualmente, os agricultores aplicam até 50% mais nitrogênio do que o necessário, causando escoamento que contamina águas subterrâneas e lagos, onde promove a proliferação de algas nocivas.
Atualmente, um método comum para detectar deficiências de nitrogênio em plantas envolve a avaliação do amarelecimento e murchamento das folhas. Quando as folhas ficam amarelas, a planta já está estressada pela falta de nutrientes.
“Gostamos de usar a analogia de um cachorro que chora quando está com fome”, disse Forystek, que trabalha no laboratório de Neil Mattson, professor da Seção de Horticultura da Escola de Ciências Integrativas de Plantas da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida. “Seria absurdo esperar até sentirmos suas costelas antes de alimentá-lo.”
Os sensores vivos RedAlert aproveitam um mecanismo natural pelo qual as plantas detectam o nitrogênio ao redor de suas raízes e transmitem esses sinais para o resto da planta. As plantas de tomate usadas no projeto foram geneticamente modificadas para expressar um pigmento vermelho quando o nitrogênio na zona radicular é escasso (antes que ocorram danos às partes aéreas). Os diferentes tons de vermelho também refletem os níveis variáveis de nitrogênio disponível no solo.
“Recebemos um sinal das raízes quando a planta detecta pela primeira vez a falta de nitrogênio no solo e o traduzimos em um pigmento visível. Isso nos permite observar que a planta precisa de nitrogênio, mas ainda não está sofrendo de inanição”, explicou Belding, membro do laboratório de Abraham Stroock, professor Gordon L. Dibble ’50 da Escola Smith de Engenharia Química e Biomolecular da Faculdade de Engenharia da Universidade Cornell.
Stroock e Mattson são consultores da equipe, juntamente com Margaret Frank, professora associada da Seção de Biologia Vegetal da Escola de Ciências Integrativas de Plantas (CALS), que idealizou as plantas sensoras de nitrogênio.
No futuro, agricultores poderão plantar sementes de tomate sentinelas em suas plantações de milho para monitorar os níveis de nitrogênio; jardineiros amadores poderão usá-las em seus jardins; e produtores hidropônicos poderão empregá-las para garantir que seu sistema de irrigação forneça os nutrientes necessários.
“É incrível ver essa tecnologia saindo dos nossos laboratórios de pesquisa para o mundo real, onde pode ter um impacto positivo na agricultura sustentável”, disse Frank.
Em sistemas agrícolas de grande escala, tratores já equipados com câmeras que leem comprimentos de onda infravermelhos e visíveis poderiam inspecionar os campos em busca de plantas-sentinela consorciadas, informando os agricultores sobre as necessidades de nitrogênio. A equipe está explorando o desenvolvimento de um aplicativo para smartphone que correlaciona diretamente a cor das folhas das plantas-sensor com os níveis de nitrogênio na zona radicular. Dessa forma, pequenos agricultores poderiam monitorar seus campos com seus celulares.
“É uma espécie de democratização dessas ferramentas de agricultura inteligente que têm desfrutado de grande popularidade na última década, mas que são, em sua maioria, limitadas a sistemas bastante sofisticados e caros, com operadores altamente qualificados tecnicamente”, disse Belding. “Este poderia ser um dispositivo de agricultura inteligente acessível e fácil de usar, até mesmo para um jardineiro amador.”
