O estresse causado pelo calor e pela seca em estágios iniciais pode ter efeitos duradouros no milho
Pesquisas revelam por que o desenvolvimento de culturas resilientes exige testes que envolvam calor, seca e a combinação de ambos, além do monitoramento das plantas ao longo do tempo.
Um breve período de calor e seca no início do ciclo de vida de uma planta de milho pode afetar seu crescimento e floração meses após o término do estresse, segundo um novo estudo realizado pelo Donald Danforth Plant Science Center e pela Universidade de Minnesota. As descobertas podem orientar esforços para desenvolver culturas mais bem preparadas para resistir a condições de cultivo quentes e secas.
Publicado no periódico “The Plant Journal”, o estudo acompanhou 47 variedades de milho geneticamente diversas sob condições normais, seca, calor e a combinação de calor e seca. Os pesquisadores constataram que as respostas à seca, isoladamente, não permitiam prever as respostas aos estresses combinados em relação às características avaliadas; isso ressalta a importância de avaliar ambos os estresses simultaneamente ao identificar plantas promissoras para o melhoramento genético.
“Uma planta de milho que apresenta um bom desempenho sob seca pode reagir de forma muito diferente quando o calor é adicionado”, afirmou Malia Gehan, PhD, pesquisadora principal do Danforth Center e diretora de pesquisa para inovação. “Ao monitorar as plantas dia após dia por meio de imagens, conseguimos observar diferenças que passariam despercebidas em uma única medição. Isso nos proporciona uma visão mais completa de como as plantas lidam com o estresse.”
As condições testadas são representativas daquelas que o milho pode enfrentar durante o início do verão no Centro-Oeste dos Estados Unidos. Embora os pesquisadores frequentemente foquem no calor e na seca durante a fase de floração — período em que as culturas são particularmente vulneráveis —, estes resultados demonstram por que o estresse no início do ciclo e seus efeitos posteriores também merecem atenção.
A equipe utilizou a instalação “Bellwether Phenotyping Facility”, do Danforth Center, para capturar imagens diariamente ao longo de 13 dias de tratamento, iniciado logo após a emergência das plântulas. O PlantCV, uma plataforma de análise de imagens de código aberto desenvolvida no próprio Danforth Center, auxiliou os pesquisadores a mensurar alterações no tamanho e na altura das plantas, bem como no uso de água e na coloração.
O calor e a seca afetaram as plantas de maneiras distintas. Ambos reduziram o tamanho das plantas, mas a seca também retardou o desenvolvimento e diminuiu o número de folhas e a intensidade da cor verde. Para a maioria das variedades testadas, a combinação de calor e seca amplificou a redução no tamanho das plantas, indo além dos efeitos esperados para cada estresse isolado.
O monitoramento dessas mudanças ao longo do tempo também revelou que uma resposta visível logo no início não indicava, necessariamente, um desfecho mais grave. Plantas que apresentaram sinais de estresse hídrico mais cedo não foram, necessariamente, as mais afetadas ao final do tratamento — uma distinção que pode ajudar pesquisadores a evitar que variações genéticas úteis passem despercebidas.
Para investigar se o estresse precoce trazia consequências duradouras, os pesquisadores realizaram experimentos adicionais com duas das variedades de milho mais interessantes, devolvendo as plantas a condições normais de cultivo após cerca de duas semanas de estresse. A exposição precoce à seca retardou o florescimento, enquanto a exposição ao calor o antecipou. Os efeitos do estresse combinado no florescimento variaram entre as duas linhagens. Além disso, as plantas submetidas à combinação de calor e seca permaneceram significativamente menores do que as plantas que não sofreram estresse, mesmo 61 dias após o plantio — semanas depois de o estresse ter cessado.
“Os agricultores precisam de culturas capazes de resistir a condições adversas desde o início da temporada de cultivo”, afirmou Giles Oldroyd, PhD, presidente do Danforth Center. “A notável variação na forma como essas plantas respondem nos oferece oportunidades para entender o que torna algumas mais resilientes do que outras. Nosso objetivo é transformar esse conhecimento em impacto: culturas melhores, que ajudem os agricultores a proteger seu sustento e a alimentar suas comunidades.”
Atualmente, a equipe conduz um pequeno estudo de acompanhamento com variedades de milho selecionadas, na área de pesquisa de campo do Danforth Center. As variedades avaliadas no estudo — que estão disponíveis ao público — podem oferecer uma variação genética valiosa para futuros esforços voltados ao desenvolvimento de culturas mais resilientes.
A pesquisa foi liderada por Malia Gehan, PhD, do Danforth Center, e Cory Hirsch, PhD, da Universidade de Minnesota. Anna Casto, PhD, Katie Murphy, PhD, e Alejandra Quinones contribuíram de forma equivalente como coautoras principais. O projeto contou com financiamento do Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura (vinculado ao Departamento de Agricultura dos EUA), da Fundação Nacional da Ciência (National Science Foundation), do programa IN2 do Wells Fargo, do Taylor Geospatial Institute e da Estação Experimental da Universidade de Minnesota.
