The Jerusalem Post

Além das terras aráveis, o factor que mais dificulta a produção agrícola nesta região cada vez mais seca e num mundo cada vez mais quente é a falta de água potável.

Agora, cientistas da Universidade de Tel Aviv (TAU) conseguiram cultivar e caracterizar variedades de tomate com maior eficiência utilizando água de irrigação e sem comprometer o rendimento. Os pesquisadores, usando a tecnologia de edição genética CRISPR, que permite aos cientistas criar rapidamente modelos celulares e animais, conseguiram cultivar tomates que absorveram menos água, preservando o rendimento, a qualidade e o sabor.

Os investigadores explicaram que, à luz do aquecimento global e da diminuição dos recursos de água doce, há uma procura crescente de culturas que consumam menos água sem comprometer o rendimento. Naturalmente, ao mesmo tempo, como as culturas dependem da água para crescer e desenvolver-se, é particularmente difícil identificar variedades de plantas adequadas.

Em um processo chamado transpiração, as plantas evaporam a água de suas folhas. Ao mesmo tempo, o dióxido de carbono entra nas folhas e é assimilado em açúcar pela fotossíntese, que também ocorre nas folhas. Estes dois processos – transpiração e absorção de dióxido de carbono – ocorrem simultaneamente através de aberturas especiais na superfície das folhas chamadas estômatos, que podem abrir e fechar, servindo como um mecanismo através do qual as plantas regulam o seu estado de água.

A pesquisa foi conduzida nos laboratórios do Prof. Shaul Yalovsky e do Dr. Nir Sade e foi liderada por uma equipe de pesquisadores da Escola de Ciências Vegetais e Segurança Alimentar da Wise Faculdade de Ciências da Vida da TAU.

A equipe incluiu o Dr. Mallikarjuna Rao Puli, um ex-bolsista de pós-doutorado supervisionado por Yalovsky, e Purity Muchoki, um estudante de doutorado supervisionado conjuntamente por Yalovsky e Sade. Outros estudantes e pós-doutorandos da Escola de Ciências Vegetais e Segurança Alimentar também avançaram no estudo. Pesquisadores da Universidade Ben-Gurion (BGU) do Negev em Beersheba e da Universidade de Oregon também contribuíram para a pesquisa.

Os investigadores destacaram que em condições de seca, as plantas respondem fechando os estômatos, reduzindo assim a perda de água por transpiração. O problema é que devido ao acoplamento inextricável entre a transpiração da água e a absorção de dióxido de carbono, o fechamento dos estômatos leva a uma redução na absorção de dióxido de carbono pela planta. Esta diminuição na absorção de dióxido de carbono leva a uma queda na produção de açúcar pelo processo de fotossíntese. Como as plantas dependem do açúcar gerado neste processo como fonte de energia vital, uma redução neste processo prejudica o crescimento das plantas.

Nas culturas agrícolas, o declínio na produção de açúcar fotossintético apresenta-se como um declínio tanto na quantidade como na qualidade da colheita. No tomate, por exemplo, os prejuízos à colheita se refletem na diminuição do número de frutos, do peso e da quantidade de açúcar em cada fruto. Frutas com menor teor de açúcar são menos saborosas e menos nutritivas.

No presente estudo, publicado na renomada revista PLOS sob o título “Null Mutantes de um tomate Rho de plantas apresentam maior eficiência no uso da água sem penalidade no rendimento”, a equipe escreveu: “descobrimos que a eliminação do ROP9 pela tecnologia CRISPR causa um fechamento parcial dos estômatos.

“Este efeito é particularmente pronunciado durante o meio-dia, quando a taxa de perda de água das plantas no processo de transpiração é mais elevada. Por outro lado, de manhã e à tarde, quando a taxa de transpiração era menor, não houve diferença significativa na taxa de perda de água entre as plantas controle e as plantas modificadas com ROP9.

“Como os estômatos permaneciam abertos pela manhã e à tarde, as plantas conseguiram absorver dióxido de carbono suficiente, evitando qualquer declínio na produção de açúcar pela fotossíntese mesmo durante a tarde, quando os estômatos estavam mais fechados nas plantas modificadas com ROP9.”

Para avaliar o impacto do ROP9 prejudicado na cultura, os investigadores conduziram uma extensa experiência de campo envolvendo centenas de plantas. Os resultados revelaram que, embora as plantas modificadas com ROP9 percam menos água durante o processo de transpiração, não há efeito adverso na fotossíntese, na quantidade ou na qualidade da colheita (a quantidade de açúcar nos frutos).

O estudo também identificou um mecanismo novo e inesperado para regular a abertura e o fechamento dos estômatos que está relacionado ao nível de substâncias oxidantes conhecidas como espécies reativas de oxigênio nos estômatos. Esta descoberta também tem implicações significativas para o conhecimento científico básico, disse Yalovsky.

Sade concluiu afirmando que “há uma grande semelhança entre a ROP9 no tomate e as proteínas ROP encontradas em outras plantas cultivadas, como pimenta, berinjela e trigo, portanto, nossas descobertas poderiam formar a base para o desenvolvimento de plantas agrícolas adicionais com maior uso de água. eficiência e para uma compreensão mais profunda dos mecanismos por trás da abertura e fechamento dos estômatos.”