As plantas são incrivelmente diversas, e os botânicos também! Em sua missão de espalhar histórias fascinantes sobre o mundo das plantas, a Botany One também apresenta os cientistas por trás dessas grandes histórias.

Hoje, temos Christopher Levine, candidato a doutorado em Biologia Agrícola e Ambiental na Universidade de Tóquio, no laboratório do Professor Yamori, especializado em agricultura em ambiente controlado (CEA) e fotobiologia vegetal. A pesquisa de Levine concentra-se nos papéis fisiológicos dos fótons de luz vermelha distante (FR) em sistemas de produção agrícola, como fábricas de plantas e estufas. Ele investiga como a luz FR influencia a fotossíntese, a morfologia e a produtividade da planta como um todo.

Um dos principais objetivos de sua pesquisa é aprimorar a eficiência energética da produção de alimentos. Ao refinar fatores abióticos, como o espectro de luz, e compreender como os fótons de radiação vermelha distante interagem com a morfologia das plantas e a sinalização do fitocromo, Levine busca reduzir o consumo de energia para iluminação, mantendo ou aumentando a produtividade e a qualidade das colheitas, contribuindo para sistemas agrícolas mais sustentáveis ​​e de baixo consumo energético.

Anteriormente, concluí meu bacharelado e mestrado na Universidade Cornell, no laboratório do Professor Mattson, onde desenvolvi um grande interesse em CEA. Você pode encontrar minhas publicações em [inserir link aqui]. Google Scholar.

O que fez você se interessar por plantas?

 Meu interesse por plantas começou de forma bem prática no meu quintal em Santa Monica. Quando criança, tentei cultivar abóboras e milho, sem nenhuma experiência ou conhecimento técnico em agricultura. Como era de se esperar, muitas dessas primeiras tentativas não deram certo, e minha família não tinha nenhuma experiência com agricultura. Na época, eu não entendia por que as plantas tinham dificuldades. Olhando para trás, agora percebo que provavelmente o problema era a falta de fertilizantes, a irrigação irregular e as condições inadequadas do solo.

Quando descobri a produção hidropônica de alimentos em ambientes fechados, foi uma experiência transformadora. Em um ambiente controlado, os nutrientes, a água e a luz podiam ser gerenciados com precisão, em vez de serem deixados ao acaso. Pela primeira vez, consegui cultivar alface e tomate com sucesso, mesmo tendo fracassado nas minhas tentativas ao ar livre. O sucesso no cultivo dessas plantas em ambientes fechados despertou meu fascínio duradouro pela fisiologia vegetal e pela CEA (Agricultura em Ambiente Controlado).

O que o motivou a seguir sua atual área de pesquisa?

Na época do ensino médio, eu cultivava plantas dentro de casa por pura curiosidade e prazer, embora não fosse algo científico. Era apenas experimentação e tentativa e erro. Eu era fascinado pela ideia de que as plantas podiam prosperar completamente e crescer melhor e mais rápido dentro de casa do que em condições externas, se parâmetros como iluminação, pH dos nutrientes e concentrações de fertilizantes fossem ajustados.

Quando cheguei à Universidade Cornell como aluno de graduação, fiquei entusiasmado ao descobrir que a CEA poderia ser estudada como disciplina acadêmica, em vez de eu estudar algo aleatório, o que não me empolgava. Também descobri que Cornell tem sido uma das instituições pioneiras nessa área. O professor Louis Albright estabeleceu um dos programas de pesquisa em CEA mais antigos dos Estados Unidos e desenvolveu uma operação de cultivo de alface em água profunda em escala comercial, demonstrando que a produção hidropônica poderia ser tanto cientificamente fundamentada quanto economicamente viável.

Fiz o curso de produção de alimentos hidropônicos do Professor Neil Mattson, que ele havia começado a lecionar recentemente, e isso solidificou ainda mais meu interesse em CEA (Agricultura em Ambiente Controlado). Também realizei pesquisa independente sob sua supervisão, e quando meu trabalho de graduação foi aceito em uma revista científica com revisão por pares pela primeira vez, foi um momento crucial. Ver minha pesquisa contribuir para a literatura científica me motivou a continuar estudando ciências vegetais em um nível mais profundo e técnico.

Também estagiei na AeroFarms, na época uma empresa líder mundial em agricultura vertical indoor. Lá, trabalhei na produção de morangos em ambiente controlado sob a supervisão do Dr. Shardendu Singh, Roger Buelow e Matt Gellert. A combinação de pesquisa de ponta, aplicação comercial e um ambiente de equipe agradável solidificou ainda mais meu interesse em avançar na pesquisa em CEA (Agricultura em Ambiente Controlado).

Qual é a sua parte favorita do seu trabalho relacionada às plantas?

 A minha parte favorita do meu trabalho é descobrir novas maneiras de melhorar a viabilidade econômica da agricultura em ambiente controlado (CEA), principalmente reduzindo os custos de energia. Como a iluminação e o controle ambiental representam custos significativos na agricultura indoor, considero gratificante quando insights fisiológicos, como as respostas das plantas à luz vermelha distante, se traduzem em estratégias de produção mais eficientes em termos energéticos e comercialmente escaláveis.

 Também aprecio a natureza colaborativa e internacional da ciência das plantas. Conferências como a NCERA-101 e encontros organizados pela Sociedade Internacional de Ciências Hortícolas (ISHS) são intelectualmente estimulantes e genuinamente divertidos. Proporcionam oportunidades para aprender sobre o trabalho de outros pesquisadores ao redor do mundo, trocar ideias e construir colaborações duradouras. Muitos dos meus amigos e colegas se reúnem nesses eventos, portanto, eles são experiências não apenas valiosas profissionalmente, mas também pessoalmente significativas.

Há alguma planta ou espécie específica que intrigou ou inspirou sua pesquisa? Se sim, quais são e por quê?

Os morangos definitivamente inspiraram minha pesquisa. Eles são deliciosos, o que torna o trabalho com eles empolgante e também contagia outras pessoas com o entusiasmo. No entanto, eles também são notoriamente desafiadores em ambientes controlados devido aos longos ciclos de produção, à complexa fisiologia da floração e aos persistentes problemas de manejo de pragas e doenças. Os experimentos podem levar meses, diferentemente das hortaliças folhosas, que podem ter ciclos de produção curtos, de apenas um mês.

Trabalhar com morangos durante meu mestrado em Cornell, sob a orientação do Professor Neil Mattson, foi uma experiência rigorosa e me preparou muito bem para o programa de doutorado. As exigências técnicas de gerenciar experimentos de longo prazo, solucionar problemas relacionados a nutrientes e iluminação, e manter a saúde das plantas em sistemas de produção intensiva me prepararam bem para os desafios da pesquisa em nível de doutorado.

Trabalhar com morangos também me ensinou que a pesquisa raramente se desenrola exatamente como planejado. Através dessa experiência, aprendi a importância de definir objetivos de pesquisa focados e alcançáveis, em vez de formular metas tão amplas que se tornem impossíveis de serem atingidas dentro de um prazo razoável. Dividir problemas complexos em questões claramente definidas e testáveis ​​permitiu um progresso constante e significativo, em vez de ficar estagnado por objetivos ambiciosos demais. Essa disciplina em definir o escopo e construir resultados incrementalmente tem sido uma das lições mais valiosas do meu treinamento inicial em pesquisa e continua a moldar a maneira como abordo as questões científicas hoje.

Você poderia compartilhar uma experiência ou anedota de seu trabalho que marcou sua carreira e reafirmou seu fascínio pelas plantas?

Uma experiência que realmente marcou minha carreira foi a visita a uma grande estufa holandesa da Venlo, com quase 30 hectares dedicados à produção de tomates-cereja. O que mais me impressionou foi andar no carrinho elevador entre as fileiras. As plantas de tomate eram cultivadas verticalmente e pareciam se estender infinitamente acima da minha cabeça, formando imponentes corredores verdes carregados de frutos. Mover-me por aquelas fileiras, suspenso entre as trepadeiras repletas de cachos vibrantes de tomates-cereja, tornou a integração da fisiologia vegetal, da engenharia e da economia algo tangível e real.

Ver como insumos cuidadosamente gerenciados podiam gerar tanta abundância reafirmou meu fascínio pelas plantas e fortaleceu minha convicção de que a otimização desses sistemas pode desempenhar um papel significativo no futuro da produção sustentável de alimentos.

Que conselho você daria aos jovens cientistas que estão considerando uma carreira em biologia vegetal? 

Um dos conselhos mais importantes que eu daria a jovens cientistas que consideram uma carreira em biologia vegetal é encontrar um mentor ou professor que realmente os inspire e desafie. Como tive a oportunidade de estudar com vários professores em diferentes etapas da minha formação, este conselho vem diretamente da minha experiência. A qualidade da mentoria pode moldar profundamente não apenas o seu desenvolvimento técnico, mas também o seu interesse e a sua trajetória científica a longo prazo.

Um bom mentor ajuda você a formular perguntas mais pertinentes, aprimorar seu planejamento experimental e manter a motivação quando a pesquisa se torna difícil. Em pesquisa, inevitavelmente haverá muitos contratempos e os resultados não sairão exatamente como planejado. O processo de revisão por pares em periódicos também pode ser demorado e tedioso. Portanto, encontrar um mentor que continue a inspirá-lo no assunto é fundamental.

O que as pessoas geralmente erram sobre as plantas?

Muitas pessoas presumem que as plantas precisam apenas de luz solar, água e fertilizante para crescer. Embora esses insumos sejam essenciais, a realidade é muito mais complexa, visto que múltiplos fatores abióticos interagem simultaneamente e, às vezes, de uma maneira pouco compreendida.

 Variáveis ​​como a temperatura da zona radicular, a temperatura do ar, a umidade, a concentração de CO₂, a velocidade do ar e a intensidade e composição espectral da luz influenciam a fisiologia das plantas. Uma mudança em um fator pode alterar a forma como a planta responde a outro. Por exemplo, a temperatura da zona radicular pode modificar a temperatura do ar ideal para a fotossíntese na alface. Ou, no manjericão, a densidade total do fluxo de fótons fotossintéticos de fundo pode afetar a densidade ideal do fluxo de fótons no infravermelho distante. Assim, mesmo pequenas alterações em um comprimento de onda específico da luz podem remodelar a morfologia e a eficiência fotossintética. 

Como essas variáveis ​​interagem constantemente, a pesquisa em plantas raramente é simples. Compreender as plantas exige saber que elas são sistemas biológicos dinâmicos que respondem continuamente ao seu ambiente.