O arroz é uma das culturas alimentares básicas mais cultivadas no mundo, fornecendo cerca de 20% da ingestão calórica diária para mais de metade da população mundial. No entanto, o arroz actualmente amplamente cultivado é uma cultura anual que precisa de ser semeada novamente todos os anos, enquanto os seus parentes selvagens são na sua maioria plantas perenes que podem florescer ano após ano e continuar a brotar novos rebentos a partir da base da planta.
Um estudo mais recente publicado na Science mostra que os cientistas encontraram factores genéticos chave que determinam as características perenes do arroz selvagem (Oryza rufipogon) e introduziram com sucesso genes relevantes no arroz cultivado (Oryza sativa) para criar materiais de arroz com capacidades de crescimento perene. A equipa de investigação acredita que o arroz cultivado hoje é provavelmente derivado de ancestrais perenes, mas a sua capacidade de regeneração foi gradualmente perdida durante o processo de domesticação a longo prazo.
Para rastrear esta característica perene, Han Bin, geneticista da Academia Chinesa de Ciências, e colegas conduziram uma análise comparativa de 446 amostras de arroz selvagem e materiais de arroz cultivado. Eles identificaram uma região genômica chamada “Endless Branches and Tillers 1” (EBT1) no cromossomo 1 do arroz, que contém duas cópias do gene regulador microRNA156, rotuladas como B e C, respectivamente.
A pesquisa mostra que na fase de muda, essa sequência de microRNA156 B e C é altamente ativa e pode manter a planta na fase de crescimento vegetativo, permitindo que ela continue a crescer folhas e caules sem apressar o desenvolvimento reprodutivo. À medida que a planta amadurece, esta atividade enfraquece gradualmente. No arroz cultivado comum, isso significa que o ciclo de vida da planta termina após a floração e a frutificação. No arroz selvagem, esta região genética será “reiniciada” após a floração, permitindo que a planta retome o crescimento vegetativo novamente em vez de morrer completamente.
A equipe de pesquisa cruzou ainda o arroz selvagem com o arroz cultivado para observar o desempenho funcional de genes relevantes em plantas vivas. Entre os diversos fenótipos da progênie híbrida, os pesquisadores selecionaram um material numerado G43, que mostrou capacidade de interromper o desenvolvimento reprodutivo e reiniciar o crescimento vegetativo após a floração.
Durante o processo de restauração do crescimento vegetativo, o G43 desenvolverá um grande número de ramos laterais chamados "perfilhos" a partir da base da planta. Normalmente, uma planta de arroz comum produz aproximadamente 10 perfilhos em seu ciclo de vida, desde a articulação até o descabeçamento, frutificação e morte, enquanto o G43 pode produzir mais de 70 perfilhos em média, demonstrando significativamente sua capacidade de regeneração e expansão múltiplas vezes.
No entanto, este "perfilhamento sem fim" enfrenta atualmente limitações óbvias: a maioria dos ramos laterais formados por estes crescimentos secundários são perfilhos estéreis, que só produzem flores anormais, mas não podem produzir sementes. A equipa de investigação acredita que, para obter arroz cultivado perene que possa ser verdadeiramente promovido em grande escala, os genes relevantes precisam de ser introduzidos ou regulados em outras partes do genoma para alcançar uma variedade que possa regenerar-se durante muitos anos e manter fecundidade suficiente.
Salomé Prat, geneticista de plantas do Instituto de Pesquisa do Genoma Agrícola, destacou em entrevista ao Refractor que embora o atual locus EBT1 traga características perenes, ele também inibe o florescimento normal do arroz, reduzindo assim a produtividade. Nesse alelo, explica ela, o gene é ativado novamente nos botões dos perfilhos após a floração, impulsionando a formação de novos perfilhos, mas isso também significa que a fase reprodutiva é suprimida.
Jorge Dubcovsky, biólogo vegetal da Universidade da Califórnia, em Davis, alertou que este tipo de arroz editado geneticamente “é improvável que esteja disponível ao público rapidamente” no curto prazo. Salientou que, do ponto de vista da produção agrícola ampla, as culturas perenes tendem a ter rendimentos mais baixos do que as culturas anuais. No contexto do contínuo crescimento da população mundial, os seres humanos poderão não ter capacidade para permitir a substituição em grande escala das culturas básicas anuais de alto rendimento existentes por culturas perenes de baixo rendimento, mesmo que as primeiras apresentem vantagens em termos de ecologia e sustentabilidade.
Apesar das perspectivas e desafios, esta investigação ainda é considerada um progresso importante no campo do melhoramento genético do arroz, fornecendo pistas fundamentais para a criação de arroz cultivado que pode ser colhido durante muitos anos através de métodos de melhoramento molecular. Se os cientistas no futuro conseguirem introduzir de forma constante características perenes nas principais variedades sem sacrificar significativamente o rendimento, espera-se que o sistema de plantação de arroz introduza mudanças de grande alcance em termos de redução da sementeira, poupança de mão-de-obra e recursos e melhoria do solo e do ambiente ecológico.