O arroz é uma das culturas mais consumidas por quase metade da população mundial. À medida que a procura aumenta, o cultivo do arroz expande-se para áreas com recursos escassos e condições desfavoráveis. Um dos principais estresses abióticos é a salinidade, que desempenha um papel importante na determinação da produtividade e do crescimento. Dado que o arroz é o mais sensível ao stress salino, existe uma necessidade urgente de introduzir variedades de arroz tolerantes ao sal. Extensas pesquisas mostraram que mecanismos genéticos, moleculares e fisiológicos controlam a tolerância ao sal em diferentes culturas.
Para este fim, cientistas da Universidade da Tasmânia: Professor Sergey Shabala, Professor Associado Lana Shabala, Professor Holger Meinke, Professor Meixue Zhou, Tianxiao Chen e Yanan Niu, juntamente com o Professor Chen Zhonghua da Western Sydney University, Dr. os actuais mecanismos de tolerância ao sal das culturas de arroz, publicados em revista de colheita.
O professor Zhou disse à Science Topics: “Até agora, foi identificado um grande número de genes envolvidos em vários mecanismos de tolerância ao sal do arroz. Portanto, compreender suas funções e diafonia no nível molecular pode fornecer informações valiosas para melhorar a tolerância ao sal do arroz.”
O professor Zhou e colegas avaliaram inicialmente a literatura atual sobre redes genéticas responsivas ao estresse salino. Eles então investigaram as vias de detecção e sinalização de estresse nas plantações de arroz e como a eliminação de espécies reativas de oxigênio pode ajudar a desenvolver novas variedades de arroz tolerantes ao sal. No entanto, os investigadores afirmaram que era difícil estabelecer uma ligação clara entre a rede genética do arroz e a tolerância ao sal. A maior parte da literatura vem de métodos genéticos reversos em plantas umArabidopsis Apesar das semelhanças genéticas.
A equipe então demonstrou como a regulação estomática, a osmorregulação e a homeostase iônica prejudicam a tolerância ao sal em um nível funcional. O alto teor de sal reduz significativamente a absorção de água pelas plantas, resultando na redução da condutância estomática. A alta salinidade causa alongamento das células vegetais no nível celular, redução da absorção de água e comprometimento do desenvolvimento das folhas. Os pesquisadores sugerem que a mineração e a combinação de alelos favoráveis associados à tolerância ao sal são a melhor maneira de melhorar o germoplasma.
Recursos genéticos insuficientes com elevada tolerância ao sal são a principal razão para o lento progresso na criação de novas variedades de arroz tolerantes ao sal. A chave para a melhoria bem sucedida da tolerância ao sal nas culturas reside numa compreensão profunda dos mecanismos moleculares. Os pesquisadores sugerem o desenvolvimento de variedades de arroz tolerantes ao sal usando técnicas precisas de edição de genoma, usando genes envolvidos na detecção e sinalização de estresse e edição direcionada usando miRNAs. Eles também sugeriram que deveria ser dada mais ênfase à tolerância ao sal durante a fase reprodutiva para ajudar a aumentar os rendimentos. Finalmente, recomenda-se atingir múltiplos genes responsivos ao stress e depois testar culturas de arroz tolerantes ao sal em condições realistas para avaliar os efeitos da salinidade.
Em conclusão, devido à crescente pressão ambiental causada pelas alterações climáticas, existe uma necessidade urgente de produzir culturas de arroz geneticamente modificados tolerantes ao sal para satisfazer as necessidades energéticas da crescente população global. “Um próximo passo importante é testar plantas transgénicas em condições de campo para avaliar a sua resistência ao stress e depois simular as suas respostas para permitir uma avaliação global do possível impacto de tais variedades melhoradas”, disse o Professor Xu. Os resultados desta revisão abrangente orientarão futuras tentativas de desenvolver novas variedades de arroz tolerantes ao sal.
Referência do diário:
Tianxiao Chen, Sergey Shabala, Yanan Niu, Zhonghua Chen, Lana Shabala, Holger Meinke, Gayatri Venkataraman, Ashwani Pareek, Jianlong Xu e Meixue Zhou. “Mecanismos moleculares de tolerância ao sal no arroz.” Diário da colheita (2021). Número digital: https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.03.005
Sobre o autor
Meixue Zhou, Ph.D.
professor
O professor Zhou dedica-se à investigação agrícola há quase 40 anos. Nos últimos 15 anos, ele publicou mais de 150 artigos arbitrados. A maioria dos artigos é publicada em periódicos de alto FI e, mais importante, suas publicações são altamente influentes, com mais de 9.000 citações.
Seu principal interesse de pesquisa é melhorar a tolerância das plantas ao estresse (alagamento, salinidade, solos ácidos e doenças). Seus programas de pré-melhoramento abrangem desde a descoberta de características até o desenvolvimento de variedades. Estas incluem 1) investigação aplicada: rastreio de germoplasma para características específicas (tolerância ao stress), fenotipagem precisa e fenotipagem baseada em células para descobrir características ou mecanismos chave que conferem tolerância; 2) genética e melhoramento: descoberta de genes/QTL, marcadores moleculares associados a características e desenvolvimento de materiais e variedades de pré-melhoramento (em colaboração com empresas de melhoramento genético). Ele estabeleceu uma forte equipe de pesquisa composta por fisiologistas, biólogos moleculares e agrônomos para estudar as interações entre genótipos e ambiente (solo, precipitação sazonal e temperatura, e mudanças climáticas) e manejo (agronomia – variedades adaptadas às práticas agronômicas, agricultura de precisão, irrigação e modelagem). Ele estabeleceu instalações de triagem confiáveis para diversas tolerâncias ao estresse e desenvolveu um método para rápida introgressão de características específicas em variedades comerciais. Ele demonstrou excelente desempenho na orientação de estudantes de pós-graduação. Ele supervisionou com sucesso 30 estudantes de doutorado e 5 estudantes de mestrado em suas carreiras de pesquisa de sucesso. Cada Ph.D. Os alunos publicam três ou mais artigos publicados. Atualmente orienta 16 alunos de doutorado. estudante.
Jianlong Xu, Ph.D.
professor
O professor Xu está envolvido na pesquisa de melhoramento genético do arroz há mais de 30 anos. Nos últimos 20 anos, ele publicou mais de 130 artigos de referência, a maioria dos quais tratava da identificação de genes/QTL, mineração de alelos e melhoramento assistido por marcadores para tolerância ao estresse abiótico e biótico e características relacionadas ao rendimento em culturas de arroz. Nos últimos cinco anos, ganhou 1 primeiro prêmio do Prêmio Nacional de Progresso em Ciência e Tecnologia e 2 primeiros prêmios do Prêmio Provincial de Progresso em Ciência e Tecnologia. Existem 6 variedades de arroz aprovadas pelo estado e 9 variedades de arroz aprovadas pela província. Além disso, solicitou com sucesso 12 patentes e 9 direitos de variedades. Até agora, ele orientou com sucesso 3 bolsistas de pós-doutorado e 10 doutores. São 25 alunos de mestrado, e atualmente orientam 3 alunos de pós-doutorado e 4 alunos de doutorado. e quatro alunos de mestrado.
A fim de combinar efetivamente o mapeamento de QTL com o melhoramento molecular de arroz baseado em QTL, ele tem defendido estratégias de introgressão seletiva. Esta estratégia tem sido praticada para dissecação genética, mineração de alelos e melhoria simultânea de características complexas em arroz, através do desenvolvimento de um grande número de linhas de introgressão (ILs) específicas de características, usando retrocruzamento em origens genéticas de elite. Múltiplas características complexas podem ser melhoradas simultaneamente projetando uma pirâmide de QTL baseada no desempenho dos alelos de QTL subjacentes à característica alvo e à característica IL. Atualmente, ele está trabalhando no uso do resequenciamento 3K de materiais de arroz coletados em todo o mundo para conduzir a mineração alélica de genes importantes previamente clonados e, em seguida, realizar a edição genética com base em informações de alelos favoráveis para melhorar com precisão as características alvo de variedades superiores.
Crédito da imagem principal: iAGRI Tanzânia, Toque rapidamente
