O trigo é um alimento básico que fornece 20% de todas as calorias e proteínas do mundo. Embora o objectivo principal da selecção do trigo tenha sido aumentar os níveis de rendimento para satisfazer as necessidades de uma população crescente, garantir a estabilidade na produção de rendimento é também de extrema importância.

A variabilidade na produção de ano para ano tem um impacto directo no rendimento dos agricultores e, particularmente para as culturas básicas, contribui para a insegurança alimentar tanto a nível nacional como familiar, de acordo com a FAO. As alterações climáticas aumentam a variabilidade do rendimento em

  • tornando os ambientes em que as plantas são cultivadas menos previsíveis – as condições que os criadores normalmente visam podem não ser mais consistentes ou confiáveis ​​devido às flutuações climáticas e
  • alteração da produtividade regional – o rendimento em diferentes áreas pode mudar devido a mudanças na temperatura, padrões de precipitação ou outros factores climáticos. Isto pode complicar ainda mais os esforços de melhoramento, uma vez que as características que anteriormente eram benéficas numa região podem já não ser tão bem sucedidas.

Há uma necessidade de identificar novos cultivares com maior produtividade e que também tenham alta estabilidade em climas futuros. No entanto, é um desafio identificar características superiores porque as características das plantas (fenótipos) são influenciadas tanto pela sua composição genética (genótipos) como pelas condições ambientais em que crescem. Os modelos de culturas podem apoiar o melhoramento das culturas, fornecendo uma forma de quantificar as interacções entre características das culturas e factores climáticos que afectam o rendimento em condições futuras.

Diante disso, um novo estudo investiga a estabilidade do rendimento em linhagens de trigo de alto rendimento face às mudanças climáticas. Heidi Webber do Centro Leibniz de Pesquisa de Paisagem Agrícola (ZALF) e colegas usaram uma solução de modelo de simulação de cultivo no SIMPLES estrutura para explorar a sensibilidade do rendimento para selecionar características em 34 locais que representam os ambientes de produção de trigo do mundo.

Os 34 locais considerados no estudo

Eles se concentraram na influência de três características conhecidas por aumentar o potencial de rendimento: eficiência no uso da radiação, coeficiente de extinção de luz e eficiência de frutificação.

  • A eficiência do uso da radiação refere-se à eficiência com que as plantas capturam e utilizam a radiação solar para a fotossíntese e subsequente crescimento. Isto, por sua vez, se traduz em rendimentos mais elevados.
  • O coeficiente de extinção de luz representa a taxa na qual a intensidade da luz diminui à medida que ela percorre a copa da planta. Ao aumentar este coeficiente, mais luz pode atingir as camadas inferiores das folhas, promovendo a fotossíntese e, em última análise, levando a um melhor rendimento.
  • A eficiência de frutificação refere-se ao número de grãos produzidos por espiga.

Para identificar potenciais candidatos ao melhoramento genético direcionado em diferentes cenários climáticos, os pesquisadores empregaram uma abordagem de simulação para modelar o crescimento e desenvolvimento do trigo. Eles criaram 1782 genótipos virtuais por local, combinando vários valores de características e, em seguida, identificaram quais genótipos eram mais adequados para locais e condições ambientais específicas.

Numa experiência, os investigadores examinaram o impacto de diferentes valores de características tanto no rendimento como na estabilidade do rendimento nas actuais condições climáticas. Entre os diferentes locais, o aumento da eficiência do uso da radiação teve o maior efeito no rendimento dos genótipos virtuais, seguido pelo aumento da eficiência de frutificação e, em seguida, pelo aumento do coeficiente de extinção de luz. Geralmente, o aumento dos valores das características resultou em rendimentos mais elevados, mas também aumentou a variabilidade do rendimento.

Magnitude do rendimento e variabilidade interanual do rendimento sob clima base para locais selecionados. O desvio padrão foi utilizado para quantificar a variabilidade temporal do rendimento.

Noutra experiência, os investigadores testaram a influência dos valores das características no rendimento e na estabilidade do rendimento sob condições climáticas futuras. Eles descobriram que as mudanças climáticas projetadas levaram a uma melhoria geral no rendimento médio e à diminuição da estabilidade do rendimento dos genótipos virtuais em cerca de metade dos locais.

Uma figura que mostra que para o genótipo de maior rendimento, como a maioria dos genótipos, houve um aumento no rendimento médio e na variabilidade em cerca de metade dos locais irrigados e em um terço dos locais de sequeiro.
Mudanças no rendimento e na estabilidade do rendimento entre os cenários climáticos futuros e de referência para o genótipo de maior rendimento nos 34 locais de teste.

Os autores identificaram uma combinação de características únicas (um aumento de 34% na eficiência do uso de radiação, um aumento de 10% na eficiência de frutificação e um aumento de 20% no coeficiente de extinção de luz) que teve o maior rendimento de todos os genótipos virtuais na maioria dos locais. sob climas de linha de base e de cenário.

Embora rendimentos mais elevados resultantes de características melhoradas frequentemente se correlacionassem com o aumento da variabilidade de rendimento de ano para ano, não houve diferença notável na variabilidade de rendimento entre os genótipos base e os genótipos melhorados. Isto implica que os genótipos melhorados não demonstraram um grau desproporcionalmente maior de variabilidade de rendimento em comparação com os genótipos de base, embora tenham alcançado rendimentos mais elevados. Esta observação é verdadeira tanto para as condições climáticas presentes como para as futuras projetadas.

Webber conclui: “o nosso estudo sugere que aumentar a expressão de características no trigo para alcançar rendimentos mais elevados não representaria riscos climáticos adicionais para os agricultores em termos de temperaturas mais altas e secas. Além disso, a adoção de cultivares com essas características não resultaria em aumento da variabilidade da produtividade.”

LEIA O ARTIGO:

Tommaso Stella, Heidi Webber, Ehsan Eyshi Rezaei, Senthold Asseng, Pierre Martre, Sibylle Dueri, Jose Rafael Guarin, Diego NL Pequeno, Daniel F Calderini, Matthew Reynolds, Gemma Molero, Daniel Miralles, Guillermo Garcia, Gustavo Slafer, Francesco Giunta, Yean-Uk Kim, Chenzhi Wang, Alex C Ruane, Frank Ewert, Características da colheita de trigo que conferem alto rendimento potencial também pode melhorar a estabilidade do rendimento sob as mudanças climáticas, in silico Plants, Volume 5, Edição 2, 2023, diad013, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad013