O aumento do rendimento das colheitas será necessário para sustentar a crescente população global.

A aplicação adicional de nitrogênio (N), que é um constituinte primário de proteínas essenciais e enzimas envolvidas em importantes processos metabólicos da planta, pode aumentar os rendimentos. No entanto, é importante determinar quanto N é necessário para melhorar o rendimento – altos níveis de N não necessariamente melhoram o rendimento (Kropff et al., 1993; Murchie et al., 2009; Peng et al., 2010). Além disso, o fertilizante é caro para os agricultores e o uso excessivo pode resultar em escoamento prejudicial ao meio ambiente.

A disponibilidade de N não afeta apenas fotossíntese no nível da folha, também afeta a arquitetura da planta, como ângulo da folha, número de perfilhos e índice de área foliar (IAF; área foliar por unidade de área do solo). No nível da copa, essas mudanças podem afetar a distribuição de luz e, portanto, afetar a produtividade.

Em um novo artigo publicado em in silico Plants, Professor Erik Murchie da Universidade de Nottingham, e seus coautores usou modelagem computacional para entender melhor a influência da arquitetura do nitrogênio na produtividade do arroz.

“A arquitetura da copa afeta o ambiente luminoso ao qual as plantas são expostas. Para explorar o efeito do nitrogênio na estrutura da planta e estimar a produtividade da cultura em toda a escala da copa, adotamos uma nova abordagem usando modelagem 3D. Não é viável coletar alguns dos parâmetros mais complexos, como o ângulo da folha, usando medições manuais”, diz Murchie.

Primeiro, os pesquisadores estabeleceram experimentos em que três linhagens de arroz (duas da Malásia e uma cultivar indica de alto rendimento) eram deficientes em N ou recebiam excesso de N. , número de perfilhos, área foliar e altura da planta ao longo do desenvolvimento. A cada 2 semanas, plantas selecionadas foram fotografadas e reconstruídas em 3D. A partir desses dados, eles foram capazes de calcular.

As reconstruções de plantas individuais foram então usadas para reconstruir todo o dossel de uma plantação. A partir das copas reconstruídas, os pesquisadores foram capazes de modelar a distribuição de luz através da copa, a fotossíntese da copa e o ganho de carbono na copa.

Os autores descobriram que, embora o N não tenha afetado a taxa fotossintética da folha neste caso, as mudanças na arquitetura do dossel causadas pelo alto N, como biomassa aprimorada e arquitetura alterada, resultaram em maior rendimento de sementes nas cultivares da Malásia. A cultivar indica não respondeu ao N em termos de biomassa ou rendimento.

Este trabalho indica que há potencial para aumentar o rendimento do arroz por meio da manipulação da arquitetura do dossel para melhorar a distribuição de luz por todo o dossel.