Culturas: Troca de genes torna o sorgo doce tolerante ao sal
Investigadores do KIT clarificam a acumulação de açúcar no sorgo painço em condições de salinidade: o gene SWEET13 dirige a sacarose para os grãos
O sorgo é considerado como a cultura do futuro: acumula uma quantidade particularmente grande de biomassa e prospera mesmo em condições adversas. Algumas variedades até produzem mais açúcar em solos salgados. Como parte de uma equipa internacional, os investigadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) investigaram agora mais detalhadamente esta acumulação de açúcar induzida pelo stress salino e descobriram que o interrutor do gene SWEET13 dirige o açúcar para os grãos. O SWEET13 pode ser introduzido em diferentes variedades de sorgo-miúdo, a fim de contribuir para a segurança alimentar.
Orelhas de duas variedades diferentes de sorgo doce após cultivo sob stress salino. Em cima: variedade "Della", que transfere menos recursos para as sementes devido a uma variante menos ativa do gene SWEET13. Em baixo: variedade landrace síria "Razinieh", que tem um alelo SWEET13 ativado pelo sal e, por isso, armazena mais hidratos de carbono nas sementes.
KIT
O crescimento da população mundial e o aumento associado da procura de alimentos, matérias-primas e energia significam que a produtividade das plantas, especialmente dos cereais, tem de aumentar significativamente. No entanto, os efeitos das alterações climáticas estão a tornar esta tarefa cada vez mais difícil. Para além do calor e da seca, o teor de sal do solo está também a colocar as plantas sob pressão. Isto porque a subida do nível do mar está a fazer com que cada vez mais solos férteis se tornem salinos. Uma solução poderia ser o cultivo de plantas que acumulam uma quantidade particularmente grande de biomassa e que também se desenvolvem em solos salgados.
O grupo de trabalho de Biologia Celular Molecular liderado pelo Professor Peter Nick do Instituto de Ciências Vegetais Joseph Gottlieb Kölreuter (JKIP) do KIT tem vindo a estudar o sorgo, um tipo de painço do género sorghum da família das gramíneas doces, há vários anos. As variedades ricas em açúcar são conhecidas como sorgo doce. O sorgo é uma das plantas que fotossintetiza de forma particularmente eficiente e, por conseguinte, liga melhor o dióxido de carbono(CO2) e acumula mais biomassa do que outras plantas. Em trabalhos de investigação anteriores, o cientista sírio Dr. Adnan Kanbar, do KIT, desenvolveu uma nova variedade de sorgo doce que acumula quantidades particularmente grandes de açúcar e pode ser utilizada para a produção de biogás e biocombustíveis, bem como para a produção de novos polímeros.
Certas variedades produzem mais açúcar em condições de salinidade
Outras investigações mostram que o sorgo, uma cultura antiga do Sudão, também se desenvolve em condições adversas. "Certas variedades de sorgo não só lidam bem com o sal, como também produzem mais açúcar em condições salgadas", diz Nick. "Algumas destas variedades armazenam o açúcar no caule, o que as torna interessantes para a utilização energética, ou seja, para a produção de biocombustíveis. Outras armazenam o açúcar nas sementes para que possam contribuir para a nutrição humana".
O interrutor do gene SWEET13 direciona a sacarose para as sementes
Um grupo de investigadores liderado pela Dra. Eman Abuslima, do Egito, que completou o seu doutoramento no grupo de trabalho de Biologia Celular Molecular no JKIP do KIT, investigou esta acumulação de açúcar causada pelo stress salino e as diferentes formas de armazenamento de açúcar no sorgo. Descobriram que o gene SWEET13 é responsável pelo transporte de açúcar. "O SWEET13 funciona como um interrutor que assegura que a sacarose produzida pela fotossíntese é canalizada para os grãos da planta", explica Abuslima. Os investigadores encontraram uma versão particularmente ativa do SWEET13 na antiga variedade de sorgo sírio Razinieh. Esta mudança genética pode ser introduzida noutras variedades através do melhoramento genético. Uma reação em cadeia da polimerase (PCR) ajuda a identificar a descendência com a variante correta na fase de plântula. "Este conhecimento molecular pode ajudar a garantir a nutrição humana em áreas afectadas pela salinização do solo", afirma Peter Nick. O Delta do Nilo, o Bangladesh, o Vietname e o sul de Itália já se debatem com o problema do stress salino.
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