O trigo é um dos cereais mais importantes do mundo, desempenhando um papel crucial na economia global devido ao seu papel central na alimentação humana e à sua ampla utilização na indústria alimentícia.
Sua produção maciça não apenas sustenta a segurança alimentar, mas também impulsiona a agricultura, criando empregos rurais e contribuindo para a renda de muitos países.
A versatilidade do trigo, desde alimentos básicos até ingredientes industriais, amplia sua importância, influenciando não apenas a produção agrícola, mas também a indústria alimentícia e as relações comerciais internacionais. Em última análise, as flutuações no mercado de trigo têm impactos diretos na economia local e global, destacando sua relevância econômica multifacetada.
Sensibilidade do trigo a variações de temperatura
O trigo (Triticum spp.) é uma planta notavelmente sensível às variações de temperatura, fator que desempenha um papel crucial em seu rendimento de grãos durante uma estação de crescimento. A faixa de temperatura ótima para o crescimento do trigo ao longo de uma temporada é amplamente estabelecida entre 17 a 23 °C, sendo que desvios significativos dessa faixa podem resultar em reduções substanciais na produção de grãos [1].
É interessante observar que o impacto do estresse térmico varia ao longo do desenvolvimento da planta, sendo os estágios reprodutivos particularmente sensíveis a temperaturas elevadas. Altas temperaturas durante a meiose, mesmo em períodos curtos (20 a 24 horas a 30 °C), podem levar a uma redução no número de grãos, evidenciando a sensibilidade desse estágio [2].
Por outro lado, o estresse térmico também se manifesta em condições de baixas temperaturas, com a meiose identificada como o estágio mais sensível a tais condições adversas. Baixas temperaturas durante o estágio de ‘booting’, que se sobrepõe à meiose, podem resultar em diminuições no rendimento de grãos [3,4].
Identificar fatores genéticos que possam auxiliar a estabilizar a fertilidade do trigo fora das temperaturas ideais é fundamental para criar culturas mais resistentes e produtivas no futuro. Nesse sentido, pesquisas indicam um importante gene meiótico, o gene DMC1, como o possível responsável por preservar a meiose do trigo durante baixas e altas temperaturas [5].
Edição genética no gene DMC1
Visando aprofundar o conhecimento acerca da relevância do gene DMC1 com a meiose e a resistência térmica do trigo, pesquisadores chineses munidos de técnicas de edição gênica (CRISPR) manipularem o gene DMC1 de uma variedade de trigo de primavera da China [5].
De acordo com os principais resultados apresentados, a exclusão de DMC1 por meio da técnica de CRISPR impactou significativamente nas plantas, principalmente quando estas foram expostas a temperaturas extremas [5].
Após 6 a 7 dias em uma temperatura de 13°C, 95% das plantas editadas geneticamente apresentaram uma diminuição no número de cruzamentos quando comparadas aos trigos selvagens sob as mesmas condições. Surpreendentemente, as plantas cultivadas a 30°C também mostraram uma redução no número de cruzamentos em comparação com as plantas controle após 24 horas, além de aumento da univalência, embora essas diferenças tenham sido menos acentuadas do que a 13 °C [5].
Esses resultados confirmam a hipótese de que o gene DMC1 desempenha um papel crucial na preservação dos cruzamentos meióticos, tanto em baixas quanto em altas temperaturas. A redução desses cruzamentos tem implicações significativas para a produtividade de grãos, tornando essa descoberta particularmente relevante no contexto das mudanças climáticas [5].
Segundo o grupo de pesquisa, as próximas fases da pesquisa buscarão variações do gene DMC1 que ofereçam uma proteção ainda maior ao trigo. Além disso, os cientistas investigarão como os níveis de expressão desse gene podem influenciar a proteção contra uma variedade mais ampla de temperaturas [5].
Testes de tolerância à temperatura já estão sendo realizado na Espanha, onde as temperaturas regulares de 30 a 40°C representam uma ameaça à fertilidade e produtividade do trigo. Este contexto realça a importância prática da pesquisa, mostrando como os resultados podem ter implicações diretas para regiões específicas vulneráveis às mudanças climáticas [5].
Os presentes resultados não só destacam a importância crucial da pesquisa genética na adaptação das culturas às mudanças climáticas, mas evidenciam que a edição gênica oferece oportunidades promissoras para introduzir características benéficas de parentes selvagens do trigo, contribuindo para a diversidade, promovendo resistência ao calor e doenças e aumentando a produtividade do grão.
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Referências:
[1] Porter, J. R., Gawith, M. (1999). Temperatures and the growth and development of wheat: a review. Eur. J. Agron. 10, 23–36. doi: 10.1016/S1161-0301(98)00047-1
[2] Draeger T, Moore G. Short periods of high temperature during meiosis prevent normal meiotic progression and reduce grain number in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). Theor Appl Genet. 2017 Sep;130(9):1785-1800. doi: 10.1007/s00122-017-2925-1
[3] Thakur, P., Kumar, S., Malik, J. A., Berger, J. D., Nayyar, H. (2010). Cold stress effects on reproductive development in grain crops: an overview. Environ. Exp. Bot. 67, 429–443. doi: 10.1016/j.envexpbot.2009.09.004
[4] Ji, H., Xiao, L., Xia, Y., Song, H., Liu, B., Tang, L., et al. (2017). Effects of jointing and booting low temperature stresses on grain yield and yield components in wheat. Agric. For. Meteorol. 243, 33–42. doi: 10.1016/j.agrformet.2017.04.016
[5] Draeger TN, Rey MD, Hayta S, Smedley M, Martin AC, Moore G. DMC1 stabilizes crossovers at high and low temperatures during wheat meiosis. Front Plant Sci. 2023 Aug 8;14:1208285. doi: 10.3389/fpls.2023.1208285
