Uma colaboração internacional descobriu e transferiu para variedades de trigo de elite um segmento de cromossomos de grama selvagem que faz com que as raízes secretem inibidores naturais de nitrificação, oferecendo uma maneira de desacelerar o uso pesado de fertilizantes para o trigo e reduzir o vazamento de nitrogênio da cultura para os cursos d'água e o ar , enquanto mantém ou aumenta sua produtividade e qualidade de grãos, diz um novo relatório no Proceedings of the National Academy of Sciences dos Estados Unidos da América .
O cultivo de variedades de trigo dotadas da característica de inibição biológica da nitrificação (BNI) pode aumentar os rendimentos em solos bem fertilizados e pobres em nitrogênio, de acordo com GV Subbarao, pesquisador do Centro de Pesquisa Internacional do Japão para Ciências Agrícolas (JIRCAS) e primeiro autor do novo relatório.
"O uso de variedades de trigo que apresentam BNI abre a possibilidade de uma mistura mais equilibrada e produtiva de nutrientes de nitrogênio para os campos de trigo, que atualmente são dominados por compostos de nitrogênio altamente reativos que derivam em grande parte de fertilizantes sintéticos e podem prejudicar o meio ambiente". Subbarao disse.
A cultura alimentar mais amplamente cultivada no planeta, o trigo é consumido por mais de 2,5 bilhões de pessoas em 89 países. Quase um quinto dos fertilizantes à base de nitrogênio do mundo é usado a cada ano para o cultivo de trigo, mas, semelhante a outros cereais, vegetais e frutas, a safra ocupa menos da metade do nitrogênio aplicado.
Muito do restante é lavado, contaminando as águas subterrâneas com nitrato e contribuindo para a proliferação de algas em lagos e mares, ou liberado no ar, geralmente como óxido nitroso, um gás de efeito estufa 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono.
A equipe de estudo primeiro se concentrou na região cromossômica associada à forte capacidade de BNI na espécie de grama perene Leymus racemosus e a transferiu da grama, usando técnicas de "amplo cruzamento", para a cultivar Chinese Spring, uma raça tradicional do trigo frequentemente usada em genética estudos. De lá, eles transferiram a sequência do cromossomo BNI para várias variedades de trigo de alto rendimento, levando a quase o dobro de sua capacidade BNI, medida por meio de análises de laboratório do solo perto de suas raízes.
Os novos trigos - variedades de elite do Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo ( CIMMYT ) em que o traço BNI foi cruzado - reduziram muito a ação dos micróbios do solo que geralmente convertem fertilizantes e substâncias de nitrogênio orgânico em compostos ecologicamente prejudiciais, como o nitrogênio gás óxido, de acordo com Hannes Karwat, um pós-doutorado do CIMMYT e co-autor do estudo.
"O ciclo alterado de nitrogênio do solo se refletiu até mesmo no metabolismo das plantas", disse Karwat, "resultando em várias respostas indicativas de uma absorção mais equilibrada de nitrogênio pelas plantas."
Os cientistas envolvidos disseram que os trigos convertidos pelo BNI neste estudo também mostraram maior biomassa geral e rendimento de grãos, sem efeitos negativos nos níveis de proteína do grão ou na qualidade da panificação.
"Isso aponta o caminho para os agricultores alimentarem os futuros consumidores de trigo usando doses mais baixas de fertilizantes e reduzindo as emissões de óxido nitroso", disse Masahiro Kishii, citogeneticista de trigo do CIMMYT que contribuiu com a pesquisa. "Se pudermos encontrar novas fontes de BNI, podemos desenvolver uma segunda geração de variedades de trigo de elite que requerem ainda menos fertilizantes e que melhor detêm as emissões de óxido nitroso."
Um recente artigo PNAS de Subbarao e o cientista da Universidade de Princeton Timothy D. Searchinger menciona o BNI como uma tecnologia que pode ajudar a promover solos com uma mistura mais uniforme de fontes de nitrogênio, incluindo mais do composto de amônio menos reativo quimicamente, uma condição que pode aumentar colheitas e reduz as emissões de óxido nitroso .
Expandir para diminuir o aquecimento global?
O presente estudo surge assim que o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) divulgou seu Sexto Relatório de Avaliação, que entre outras coisas afirma que "... limitar o aquecimento global induzido pelo homem ... requer limitar as emissões cumulativas de CO 2 ... junto com fortes reduções em outros emissão de gases de efeito estufa."
Globalmente, 30% das emissões de gases de efeito estufa vêm da agricultura. Os cultivares de trigo habilitados para BNI podem desempenhar um papel importante na redução dessa pegada. As nações produtoras de trigo que se comprometeram com o Acordo Climático de Paris, cujas disposições incluem a redução das emissões de gases de efeito estufa em 30% até 2050, poderiam ser as primeiras a adotar a tecnologia BNI, junto com a China e a Índia, os dois maiores produtores mundiais de trigo, de acordo com Subbarao .
"Este trabalho demonstrou a viabilidade de introduzir segmentos de cromossomos controladores de BNI em trigos modernos, sem prejudicar seus rendimentos ou qualidade", disse Subbarao. "Para realizar todo o potencial da tecnologia, precisamos transferir o recurso BNI para muitas variedades de elite adaptadas a diversas áreas de cultivo de trigo e avaliar seu rendimento em muitos ambientes agrícolas e com vários níveis de pH do solo, fertilização e uso de água."
Um projeto para estabelecer sistemas de produção de trigo com eficiência de nitrogênio nas Planícies Indo-Gangéticas usando BNI foi recentemente aprovado pelo Japão e está em andamento, com a colaboração do JIRCAS, do Conselho Indiano de Pesquisa Agrícola (ICAR) e do Instituto Borlaug de Sul da Ásia (BISA). No âmbito do projeto, as linhas de trigo convertidas pelo BNI desenvolvidas a partir de parcerias JIRCAS-CIMMYT serão testadas na Índia e a característica BNI transferida para variedades de trigo nacionais populares .
"A tecnologia BNI também é destaque em Green Technology , um documento de política do governo japonês para avançar em direção a uma economia de carbono zero", disse Osamu Koyama, presidente do JIRCAS, que também postou uma nota sobre o novo estudo PNAS .
"Soluções de adaptação e mitigação como o BNI, que ajudam a diminuir a pegada dos sistemas de produção de alimentos, terão um grande papel na pesquisa para desenvolvimento do CGIAR, como parte das Iniciativas One CGIAR começando em 2022", disse Bram Govaerts, Diretor Geral do CIMMYT .
