- O aumento das temperaturas diurnas e noturnas está ameaçando a produção de arroz, trigo e milho, prejudicando o crescimento das plantas, o enchimento dos grãos e a qualidade dos mesmos, colocando em risco a segurança alimentar global.
- O melhoramento genético de precisão e a edição genômica oferecem maneiras de reprogramar o relógio biológico das plantas, otimizar a floração e a arquitetura da panícula, e proteger a qualidade dos grãos sob estresse térmico.
- A combinação de inovações genéticas, estruturais e digitais pode oferecer uma oportunidade para desenvolver cereais resilientes ao clima, capazes de manter a produtividade e a qualidade em um mundo que está aquecendo rapidamente.
Por Glenn Concepcion
O “celeiro de cereais” do mundo, ou seja, a produção de arroz, trigo e milho, enfrenta o duplo desafio de uma população humana em crescimento acelerado e de um clima em rápido aquecimento. Com o aumento das temperaturas globais, a produção agrícola não consegue acompanhar a demanda, e cientistas estimam que a taxa de aumento da produção dessas três culturas básicas precisa subir impressionantes 37% para garantir a segurança alimentar até 2050.
Uma ameaça particularmente insidiosa e negligenciada é o aumento das altas temperaturas noturnas, que estão subindo quase duas vezes mais rápido que as temperaturas diurnas. Esse calor noturno perturba os delicados ritmos internos das plantas, causando desequilíbrios entre “fonte e dreno”, onde a energia produzida durante o dia é desperdiçada por meio da respiração excessiva à noite, levando, em última análise, ao nanismo dos grãos e à redução de sua qualidade.
Em uma revisão publicada recentemente na revista Trends in Plant Science, cientistas do Instituto Internacional de Pesquisa do Arroz e do Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular de Plantas analisaram como a compreensão da regulação genética da floração, da arquitetura da planta e do enchimento dos grãos pode fornecer um roteiro para o desenvolvimento de variedades resilientes às mudanças climáticas, com produtividade e qualidade de grãos sustentáveis. Os autores argumentam que, enquanto a Revolução Verde do século XX dependia de climas estáveis e mais frios, a era atual exige estratégias de melhoramento genético de precisão para superar a estagnação da produção agrícola observada em regiões de baixa renda e com déficit alimentar.
Reprogramando o relógio biológico da planta
Uma das soluções mais inovadoras discutidas na revisão envolve a manipulação do ritmo circadiano da planta para ajudar as culturas a escapar do pior do calor. Ao identificar e ajustar os “genes do termômetro”, os cientistas podem desenvolver variedades que florescem mais cedo pela manhã, antes que as temperaturas atinjam o pico.
No arroz, por exemplo, o gene OsMADS51 foi identificado como um fator chave para conferir termotolerância durante os estágios críticos de espigamento e enchimento de grãos. De forma semelhante, no milho, os pesquisadores estão focando no “complexo vespertino”, um grupo de genes que inclui ZmELF3 e ZmLUX, que coordena o florescimento e a adaptação em diferentes latitudes. Ao modificar esses genes do relógio biológico, os melhoristas podem garantir que o delicado processo de florescimento seja promovido sob estresse térmico.
Construindo uma arquitetura de panículas mais eficiente
Além do momento da floração, a arquitetura da inflorescência da planta pode ser reestruturada para maximizar a eficiência do número de grãos por panícula. Esta revisão destaca o potencial de genes como o DEP1 no arroz, que produz panículas densas e eretas, criando um microclima mais favorável para a planta. Essas estruturas eretas permitem uma melhor distribuição da luz e taxas fotossintéticas mais elevadas, mesmo sob estresse térmico.
Além disso, os cientistas estão investigando as vias vasculares da planta, os feixes que transportam sacarose para os grãos em desenvolvimento. Ao identificar genes como SPIKE, GIF1, SPL14 e APO1-HI1, que aumentam o número de ramificações primárias e feixes vasculares, os pesquisadores podem melhorar a capacidade de absorção de nutrientes pelo grão, garantindo que os nutrientes sejam entregues de forma eficaz mesmo quando altas temperaturas ameaçam interromper o fluxo.
Edição genética para melhorar a qualidade dos grãos.
A engenharia molecular oferece talvez as ferramentas mais precisas e revolucionárias para a segurança alimentar. A revisão detalha um avanço envolvendo a edição primária, onde pesquisadores introduziram elementos de choque térmico no promotor do gene GIF1 do arroz. Essa modificação genética direcionada aumentou a taxa de formação de sementes em 10,5% sob estresse térmico, aprimorando a capacidade da planta de transportar açúcares para os grãos.
Outras soluções moleculares focam na manutenção da qualidade dos grãos; altas temperaturas frequentemente resultam em grãos quebradiços e com aspecto farinhento, menos valiosos. A descoberta do gene QT12, que atua como um regulador negativo da qualidade dos grãos, oferece aos melhoristas um alvo para desativar as vias que levam ao aparecimento de grãos farinhentos em altas temperaturas.
Inovações integradas para soluções holísticas
A revisão enfatiza que uma abordagem holística é necessária para implementar essas inovações em larga escala, a fim de mitigar a perda de produtividade sob altas temperaturas diurnas e noturnas combinadas. Isso inclui o uso de modelagem geoespacial para monitorar pontos críticos de calor em tempo real, permitindo que agricultores e melhoristas planejem quando e onde implantar variedades específicas adaptadas ao clima. Além disso, ferramentas de melhoramento genético acelerado estão sendo utilizadas para acelerar o desenvolvimento de cultivares de próxima geração, reduzindo o tempo necessário para levar características de tolerância ao calor do laboratório para o campo. Há oportunidades crescentes para o uso de edição genômica de precisão para refinar os genes-alvo que controlam o florescimento, o maior número de grãos e o melhor enchimento dos grãos, visando enfrentar os desafios de um clima em mudança.
Ao combinar essas inovações estruturais, temporais e moleculares, os autores sugerem que é possível manter uma tigela de cereais sustentável que atenda às necessidades de um mundo em crescimento sem comprometer a qualidade dos grãos dos alimentos básicos, para atender à demanda do mercado e manter a segurança alimentar e nutricional.
Leia o estudo:
Erstelle A. Pasion-Uy, Lawrence Yves C. Uy, Polavarapu B. Kavi Kishor, Alisdair R. Fernie, Nese Sreenivasulu. Consumo
sustentável de cereais em meio ao aquecimento global.
Trends in Plant Science, Volume 31, Issue 1, 2026.
https://doi.org/10.1016/j.tplants.2025.08.021