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Em torno de 50% da população mundial depende do arroz para sua alimentação diária. Nesse sentido, melhorar o rendimento dos grãos de arroz é uma das áreas mais importantes no campo de investigação sobre esse grão.
O arroz é uma das plantas mais susceptíveis a sequía devido a su sistema radicular pequeño, su delgada cutícula cerosa y al rápido cierre de sus estomas. Para obter uma produção de arroz sustentável em baixas condições de mudança climática, é essencial compreender melhor as mudanças induzidas por sequía.
Chun Yue Maurice Cheung, professor assistente de Ciência na Universidade de Yale-NUS em Cingapura, e Rahul Shaw, investigador de pós-doutorado na Universidade de Radboud nos Países Baixos, colaboram em um projeto examinando o efeito da sequência sobre o crescimento, rendimento e processos metabólicos do arroz.
“Hasta la data, no ha habido mucho progreso relacionando parámetros climáticos, como potencial de agua subterrânea, para su uso como restriciones en un modelo metabólico a escala genómica”, diz Cheung. “Estes parâmetros estão presentes em modelos de crescimento de cultivos, assim que integramos dois tipos de modelo — análise de equilíbrio de fluxos e crescimento vegetal — para estudar as adaptações metabólicas a mudanças no clima.
Os modelos de análise de equilíbrio de fluxo são enfocados no comportamento intracelular, prevendo a atividade dos processos metabólicos como a conversão de conversão de nutrientes e energia. Os autores usam e atualizam modelo metabólico a escala genómica (GSM) Os2384 já existe. Os modelos de crescimento de plantas calculam as tarefas de assimilação de carbono da folhagem e a produção de biomassa de órgãos específicos em um período de poucos meses resultantes do efeito de fatores ambientais como a sequência. Para esta investigação, os autores estão usando o modelo Estudios Alimentarios del Mundo (Estudos Mundiais de Alimentos, WOFOST, por sus siglas en inglés). A integração destes modelos permite implementar restrições de biomasa diários específicos para cada órgão proveniente do modelo de crescimento vegetal dentro do modelo metabólico a escala genómica, para determinar os câmbios metabólicos diários que ocorrem durante o crescimento da planta de arroz, desde a planta hasta el desenrollo de la semilla, bajo condiciones normais y con limitación de agua.
As simulações mostram que as plantas com estrés hídrico tiveram uma tasa de crescimento menor e um período de crescimento mais curto, o que resultou em uma menor biomassa total em comparação com condições normais. A sua vez, a biomassa mais baixa teve menor assimilação, transporte e armazenamento de N e C, o que resultou em rendimento reduzido.
Para revelar os distúrbios dessas mudanças, os autores avaliam a dinâmica metabólica. A maioria das diferenças metabólicas observadas entre as duas condições ocorridas durante a reprodução e o enchimento do grão, o que indica que essas etapas são as mais sensíveis ao estresse hídrico.
“A análise do metabolismo em diferentes etapas durante o crescimento e desenvolvimento completo da planta e a comparação entre condições normais e de estresse permite aos pesquisadores entender melhor a plasticidade metabólica da planta e suas adaptações aos câmbios do clima, e potencialmente identificar objetivos para su mejoramiento”, diz Cheung.
Esta abordagem pode ser utilizada em qualquer espécie que tenha disponível tanto modelos de crescimento do cultivo quanto modelos metabólicos baseados em restrições.
O código e os modelos utilizados são de acesso aberto e estão disponíveis em: github.com/mauriceccy/rice-crop-fba-model
tradução espanhola por Lorena Marchant
