O mundo está enfrentando um imenso desafio para aumentar a produtividade de alimentos para sua crescente população. Como os fertilizantes com fósforo (P) são essenciais para o cultivo de nossos alimentos, o consumo anual de fertilizantes com fósforo aumentou rapidamente nas últimas décadas e espera-se que aumente de 50 a 100% até 2050. No entanto, a maior parte do P aplicado ao solo é imobilizado e torna-se indisponível para as plantas e a recuperação do P aplicado pelas culturas em uma estação de crescimento costuma ser baixa. Além disso, o fertilizante fosfatado é feito principalmente a partir da rocha fosfática não renovável, que se espera que se esgote em um futuro próximo. Abordagens sistemáticas precisam ser feitas para usar solo P e fertilizante P de forma sustentável e eficiente, incluindo o desenvolvimento de variedades de culturas P-eficientes. Existem diferenças genéticas na eficiência do uso de P entre espécies de plantas e genótipos dentro de uma espécie, mostrando que é possível melhorar a eficiência de uso de P das plantas por meio de uma abordagem genética. Os métodos convencionais de melhoramento de plantas demonstraram ser bem-sucedidos no melhoramento de culturas com maior eficiência de uso de P.
O trigo é uma das culturas alimentares mais importantes do mundo. A produção mundial de trigo consome anualmente 6 Mt de P5O2 (aproximadamente 5% do P usado pelas culturas de cereais), muito mais do que o usado por outros cereais, incluindo arroz e milho. Portanto, melhorar a eficiência do uso de P do trigo é importante no uso sustentável dos recursos de P. Para produzir trigo com melhor eficiência de uso de P, é importante entender a rede de sinalização de Pi no trigo. Apenas alguns genes induzíveis pela fome de Pi foram clonados e seus padrões de expressão foram analisados, portanto, a rede de sinalização de Pi no trigo permanece amplamente desconhecida. Embora a melhoria da eficiência de uso de P via modificação transgênica tenha sido relatada em várias culturas, ainda faltam estudos de trigo transgênico com eficiência de uso de P melhorada.
Na rede de sinalização na detecção da disponibilidade de P, o fator de transcrição do tipo MYB-CC (coiled-coil) PHR1 desempenha um papel central. Um artigo recente em Annals of Botany examina três genes PHR1 de trigo com homologia para Arabidopsis PHR1 e caracteriza seu papel na regulação da resposta de fome de Pi. Ta-PHR1-A1 está envolvido na sinalização de Pi no trigo e, quando superexpresso, aumenta a absorção de P e o rendimento de grãos do trigo. Esta importante pesquisa promove a compreensão da sinalização do Pi no trigo e fornece recursos genéticos valiosos para o melhoramento do trigo com maior eficiência de uso de P e rendimento.
Um regulador de resposta à fome de fosfato Ta-PHR1 está envolvido na sinalização de fosfato e aumenta o rendimento de grãos em trigo. (2013) Annals of Botany 111 (6): 1139-1153. doi: 10.1093/aob/mct080
A deficiência de fósforo é um importante fator limitante para o rendimento das culturas em todo o mundo. Estudos anteriores revelaram que o PHR1 e seus homólogos desempenham um papel fundamental na regulação da resposta à fome de fosfato nas plantas. No entanto, a função dos homólogos PHR em trigo mole (Triticum aestivum) ainda não é totalmente compreendida. O objetivo do estudo foi caracterizar a função dos genes PHR1 na regulação da sinalização de fosfato e crescimento de plantas em trigo. Linhagens transgênicas de trigo superexpressando um gene PHR1 de trigo foram geradas e avaliadas sob condições deficientes e suficientes de fósforo em cultura hidropônica, um teste de vaso de solo e dois experimentos de campo. Três genes homólogos de PHR1 Ta-PHR1-A1, B1 e D1 foram isolados do trigo, e a função de Ta-PHR1-A1 foi analisada. Os resultados mostraram que Ta-PHR1-A1 ativou transcricionalmente a expressão de Ta-PHT1.2 em células de levedura. A superexpressão de Ta-PHR1-A1 no trigo regulou positivamente um subconjunto de genes de resposta à fome de fosfato, estimulou a ramificação lateral e melhorou a absorção de fósforo quando as plantas foram cultivadas no solo e em solução nutritiva. Os dados de dois ensaios de campo demonstraram que a superexpressão de Ta-PHR1-A1 aumentou o rendimento de grãos aumentando o número de grãos por espiga. TaPHR1 está envolvido na sinalização de fosfato no trigo e foi valioso no melhoramento molecular de culturas, com melhor eficiência de uso de fósforo e desempenho de rendimento.
