Relógio biológico pode revolucionar a produção de trigo

O ciclo circadiano exerce papel central no rendimento, qualidade e adaptação do trigo. É o que dizem pesquisadores da Universidade de Melbourne e da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth. A nova abordagem, chamada cronocultura, pretende ajustar os ritmos biológicos das plantas para potencializar o desempenho agrícola diante das mudanças climáticas.

A ideia baseia-se no princípio de que cada planta possui um relógio interno. Esse mecanismo regula funções como fotossíntese, metabolismo e senescência (envelhecimento das folhas).

No estudo, cientistas identificaram variações significativas no ritmo circadiano de cultivares de trigo australianas. Algumas apresentaram descompasso com o ambiente. Isso afeta o momento em que nutrientes são remobilizados para os grãos, impactando diretamente na qualidade nutricional e no rendimento da cultura.

Aceleração do ritmo com a idade

A pesquisa mediu os ritmos circadianos em três fases do desenvolvimento do trigo: plântula, perfilhamento e maturação. Conforme as folhas envelhecem, o relógio interno acelera. Essa mudança no compasso afeta o tempo de senescência (quanto mais cedo esse processo ocorre, maior o teor de proteína no grão). No entanto, essa antecipação pode reduzir o rendimento total. Ajustar esse equilíbrio é essencial para o sucesso agronômico.

Ao avaliar quinze cultivares comerciais, a equipe constatou diferenças de até dez dias no tempo de senescência. As variedades com ritmos mais curtos apresentaram envelhecimento precoce. Os pesquisadores correlacionaram essas características ao conteúdo nutricional dos grãos, sobretudo à eficiência na mobilização de nutrientes como fósforo, enxofre, potássio, magnésio e zinco.

Genes e genótipos circadianos

A análise genética revelou que variantes do gene Early Flowering 3 (ELF3-D1), já conhecidas por regular a floração, também controlam a senescência e a qualidade nutricional. Linhagens com uma deleção nesse gene apresentaram senescência precoce e maior teor de proteína nos grãos. O experimento usou linhas quase-isogênicas (NILs) com e sem essa mutação para comprovar a ligação entre o gene e o comportamento fisiológico das plantas.

Além disso, os cientistas desenvolveram perfis multilocus de genótipos circadianos. Essa ferramenta agrupa variedades segundo marcadores genéticos de sete genes-relógio, permitindo prever o comportamento fisiológico com base no genoma. O modelo contribui para programas de melhoramento genético que buscam cultivares mais eficientes e adaptadas a diferentes latitudes.

Transcrição e ritmo alterados

A equipe também sequenciou o RNA de folhas maduras e senescentes da cultivar Mace. Durante o envelhecimento, mais genes passaram a exibir comportamento rítmico. Muitos deles ligados a transporte de proteínas e compostos nitrogenados. Em contraste, genes relacionados à fotossíntese apresentaram ritmos mais longos ou perderam regularidade.

Entre os genes mais afetados, a família WRKY de fatores de transcrição ganhou destaque. Já conhecida por participar do controle da senescência, ela mostrou aumento da atividade rítmica nas folhas envelhecidas. Isso indica que o relógio biológico não apenas regula o envelhecimento, mas também coordena uma rede complexa de genes que afetam o valor nutricional final do trigo.

Outras informações em doi.org/10.1111/nph.70565