Aproveitar a capacidade das plantas de ‘dizer as horas’ para tornar a produção de alimentos mais sustentável

Como os humanos, as plantas têm um “relógio interno” que monitora os ritmos de seu ambiente. Os autores de um estudo publicado hoje dizem que agora que a base genética desse sistema circadiano é bem compreendida e que existem ferramentas genéticas aprimoradas para modificá-lo, o relógio deve ser explorado na agricultura, um processo que eles descrevem como ‘cronocultura’, para contribuir para a segurança alimentar mundial.

“Vivemos em um planeta em rotação e isso tem um grande impacto em nossa biologia e biologia vegetal. Descobrimos que as plantas crescem muito melhor quando seu relógio interno se adapta ao ambiente em que crescem”, disse ele. Professor Alex Webb, Presidente de Cell Signaling no Departamento de Ciências Vegetais da Universidade de Cambridge e principal autor do relatório.

O relógio circadiano de uma planta desempenha um papel importante na regulação de muitas das funções que afetam o desempenho, incluindo o tempo de floração, fotossíntese e uso de água. Os genes que controlam o ritmo circadiano são semelhantes em todas as principais plantas agrícolas, tornando-os um alvo potencial para criadores que desejam maior controle sobre essas funções.

A cronocultura também pode ser aplicada adaptando as práticas de cultivo à hora ideal do dia, para reduzir os recursos necessários. O estudo foi publicado hoje na revista. Ciências.

A abordagem mais simples e fácil, dizem os cientistas, seria usar o conhecimento do relógio interno de uma cultura para aplicar água, herbicidas ou pesticidas no horário mais eficaz do dia ou da noite. Tecnologias de baixo custo, incluindo drones e sensores, podem coletar informações 24 horas sobre o crescimento e a saúde das plantações. Os agricultores poderiam então ser aconselhados sobre a melhor época para aplicar tratamentos em sua cultura específica, para sua localização precisa e condições climáticas.

“Sabemos por experiências de laboratório que regar plantas ou aplicar pesticidas pode ser mais eficaz em determinados momentos do dia, o que significa que os agricultores podem usar menos esses recursos. Esta é uma vitória simples que pode economizar dinheiro e contribuir para a sustentabilidade”, diz Webb. .

Ele acrescentou: “Usar a água de forma mais eficiente é uma meta de sustentabilidade importante para a agricultura.”

Webb diz que a “agricultura vertical” interna também pode ser melhorada pela cronocultura. A abordagem, que é usada principalmente para folhas verdes hoje, produz safras sob condições de luz e temperatura altamente controladas, mas também pode consumir muita energia. Com o conhecimento do relógio interno das plantas e a capacidade de alterá-lo por meio de modificação genética, os ciclos de iluminação e aquecimento podem ser adaptados à planta para um crescimento altamente eficiente.

“Na agricultura vertical, a cronocultura poderia dar controle total sobre a cultura. Poderíamos cultivar plantas específicas com relógios internos adequados para o cultivo em ambientes fechados e otimizar os ciclos de luz e temperatura para elas”, diz Webb.

Uma terceira aplicação potencial da cronocultura é a pós-colheita, quando as plantas se deterioram lentamente e continuam a ser comidas por pragas. Há boas evidências de que os danos das pragas podem ser reduzidos mantendo os ritmos internos das plantas colhidas.

“As respostas das plantas às pragas são otimizadas: elas são mais resistentes às pragas no horário do dia em que as pragas estão ativas”, diz Webb. “Portanto, uma simples luz no caminhão refrigerado que é ligada e desligada para simular o ciclo dia / noite usaria o relógio interno das fábricas para ajudar a melhorar o armazenamento e reduzir o desperdício.”

Os pesquisadores afirmam que, ao selecionar plantas com características específicas, como o período de floração tardia, para obter maiores rendimentos, os criadores de culturas já selecionam, sem saber, plantas com o relógio interno mais adequado. Uma nova compreensão dos genes envolvidos no relógio poderia tornar esse tipo de reprodução muito mais seletivo e eficiente.

Webb diz que há muitas oportunidades para a cronocultura tornar a produção de alimentos mais sustentável. Os detalhes seriam diferentes para cada local e cultura, e é aqui que mais pesquisas são necessárias agora. Acredite que a abordagem pode ser parte da solução para alimentar nossa crescente população de forma sustentável.

Estima-se que precisaremos produzir mais alimentos nos próximos 35 anos da história humana, dados os aumentos projetados na população mundial e as mudanças nas dietas à medida que a renda aumenta.

Agora, uma ideia semelhante está sendo aplicada na medicina humana: ‘cronomedicina’ é descobrir que os medicamentos são mais eficazes quando tomados em uma hora específica do dia.