Quebrando as principais características fisiológicas e moleculares do arroz tolerante à seca

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Adaptação do Arroz à Seca do Campo

Os pesquisadores conduzindo seu experimento de campo. Crédito: Dra. Amelia Henry, International Rice Research Institute, Los Baños, Laguna, Filipinas

Estudo liga padrões de expressão gênica a características que melhoram a tolerância à seca em plantas de arroz.

Para muitos pequenos agricultores no sul e sudeste da Ásia, o arroz é mais do que um alimento básico – é um meio de vida. Gerações de pequenos agricultores dependem exclusivamente das chuvas para irrigar suas plantações, mas a crescente frequência e gravidade dos períodos de seca causados ​​pelas mudanças climáticas estão colocando a produção de arroz sob extrema pressão. Algumas variedades tradicionais de arroz cultivadas nessas regiões se adaptaram às condições de seca e podem ser a chave para desenvolver estratégias para aumentar a produção de arroz sob seca: “Se pudermos identificar os genes envolvidos na resistência à seca das variedades tradicionais de arroz, podemos usar esse conhecimento para a criação de novas variedades de arroz mais estáveis ​​e resistentes à seca”, diz o Dr. Simon “Niels” Groen, primeiro autor de um novo estudo empolgante publicado em A célula vegetal.

Em um experimento de campo realizado nas Filipinas, que durou dois anos e envolveu milhares de plantas de arroz, o Dr. Groen e seus colegas decidiram fazer exatamente isso. Usando um painel de 20 variedades diferentes de arroz, algumas das quais eram conhecidas por resistir bem à seca, a equipe explorou como as condições secas afetam os padrões de expressão gênica no arroz, como as plantas de arroz estressadas pela seca coordenam a expressão gênica entre suas raízes e brotos e como esses padrões de expressão gênica estão ligados a características que tornam as plantas mais resistentes em condições secas.

Para obter material radicular para o estudo, a equipe teve que abrir o solo duro como pedra usando picaretas e martelos. Como diz o Dr. Groen: “Era como procurar ouro!” Seus esforços foram recompensados. A equipe identificou uma série de características ligadas à aptidão das plantas de arroz sob seca, como o aumento da densidade das raízes da coroa. A seca teve um efeito maior nos padrões de expressão gênica nas raízes do que nos brotos, mas a equipe identificou módulos de genes coexpressos ligados à tolerância à seca nas raízes e nos brotos. Muitos desses módulos incluíam genes que já haviam sido associados a uma melhor tolerância à seca, como aqueles envolvidos no transporte de água da raiz para a parte aérea e fotossíntese, e um módulo continha genes conhecidos por estarem envolvidos em interações com fungos micorrízicos arbusculares do solo. As interações entre as raízes e os organismos benéficos do solo podem aumentar a tolerância à seca, melhorando o acesso a nutrientes e os autores estão ansiosos para explorar mais essa possibilidade.

A equipe espera que os módulos genéticos identificados em seu estudo guiem os esforços para produzir variedades de arroz resilientes, aliviando algumas das pressões de um mundo mais quente e seco: “Podemos ver com nossos próprios olhos como a seca pode afetar a produção de arroz e, mais importante, , a vida dos pequenos agricultores da região. Isso trouxe em perspectiva por que estamos fazendo a pesquisa que estamos fazendo.”

Referência: “A biologia dos sistemas evolutivos revela padrões de adaptação do arroz a agroecossistemas propensos à seca Get access Arrow” por Simon C Groen, Zoé Joly-Lopez, Adrian E Platts, Mignon Natividad, Zoë Fresquez, William M Mauck, III, Marinell R Quintana, Carlo Leo U Cabral, Rolando O Torres, Rahul Satija, Michael D Purugganan e Amelia Henry, 15 de novembro de 2021, A célula vegetal.
DOI: 10.1093/plcell/koab275

Financiamento: National Science Foundation Plant Genome Research Program, NYU Abu Dhabi Research Institute, University of California at Riverside





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