Ao longo de um estudo de 23 anos na Universidade de Bonn, os pesquisadores descobriram que a cevada cultivada organicamente se adaptou geneticamente ao seu ambiente, tornando-se mais diversificada e robusta geneticamente em comparação com a cevada cultivada convencionalmente. O estudo enfatiza a necessidade de desenvolver variedades de culturas especificamente para a agricultura biológica para aproveitar estes benefícios adaptativos. Crédito: SciTechDaily.com
Um projecto de investigação realizado na Universidade de Bona revela diferenças no crescimento das plantas sob métodos agrícolas biológicos e convencionais.
Um estudo de longo prazo realizado na Universidade de Bona demonstrou que as plantas podem adaptar-se geneticamente às condições específicas da agricultura biológica. No estudo, os investigadores cultivaram cevada em dois campos adjacentes, empregando técnicas agrícolas convencionais num e práticas orgânicas no outro.
Ao longo de mais de 20 anos, a cevada orgânica foi enriquecida com material genético específico que diferia da cultura comparativa. Entre outras coisas, os resultados demonstram a importância do cultivo de variedades, especialmente para a agricultura biológica. Os resultados já foram publicados na revista Agronomia para o Desenvolvimento Sustentável.
No final da década de 1990, o Prof. Jens Léon iniciou um experimento na Universidade de Bonn que ele sabia que duraria um longo período de tempo. Seu grupo de pesquisa queria investigar os efeitos que as condições agrícolas têm sobre o material genético das plantas. Para tal, realizaram um estudo complexo de longo prazo durante um período de 23 anos no Instituto de Ciência Agrícola e Conservação de Recursos (INRES). “Primeiro cruzamos a cevada de alto rendimento com uma forma selvagem para aumentar a variação genética”, diz Léon. “Plantamos então essas populações em dois campos vizinhos para que a cevada crescesse no mesmo solo e sob as mesmas condições climáticas.”
A imagem acima mostra a população convencional à esquerda e a cevada orgânica à direita: Somente especialistas podem detectar as diferenças a olho nu. No entanto, enormes diferenças podem ser identificadas usando a genética molecular. Crédito: AG Prof. Léon/Universidade de Bonn
A única diferença era o método de cultivo. A agricultura convencional foi utilizada num dos campos onde os investigadores usaram pesticidas para combater pragas, agentes químicos para eliminar ervas daninhas e fertilizantes minerais para ajudar a garantir um bom fornecimento de nutrientes. Os investigadores adoptaram uma abordagem mais ecológica no outro campo: sem pesticidas, combate às ervas daninhas através de métodos mecânicos e fertilização do solo com estrume de estábulos. Alguns dos grãos eram retidos todos os outonos para semear os campos na primavera seguinte – utilizando os grãos orgânicos no campo orgânico e a cevada cultivada em condições convencionais no campo comparativo. “No entanto, não escolhemos os grãos com base em nenhuma característica específica, mas simplesmente selecionamos aleatoriamente uma pequena parte da colheita”, enfatiza o colega de Léon, Dr. Michael Schneider.
Analisando o desenvolvimento do genoma em lapso de tempo
Os pesquisadores também analisaram anualmente os genomas das plantas cultivadas convencional e organicamente. Cada gene pode existir em uma variedade de formas diferentes chamadas alelos. Por exemplo, o gene humano responsável pela cor dos olhos existe nos alelos “marrom” e “azul”. A frequência com que certos alelos surgem numa população pode mudar ao longo das gerações. As condições ambientais são um factor que desempenha um papel neste processo: os alelos que garantem que as plantas prosperam no seu ambiente actual são normalmente encontrados cada vez com mais frequência.
Os investigadores identificaram duas tendências interessantes nos seus testes genéticos: Nos primeiros doze anos, a frequência alélica na cevada mudou da mesma forma em ambos os campos. “Nossa interpretação desta descoberta é que as populações muito diversas causadas por um cruzamento com cevada selvagem estavam se adaptando às condições locais”, diz o Dr. Agim Ballvora, que também participou do estudo. “Afinal, fatores como clima, solo e principalmente duração do dia eram idênticos para ambas as populações.” No entanto, as frequências alélicas de ambas as culturas divergiram cada vez mais nos anos subsequentes. Em particular, a cevada cultivada utilizando métodos de agricultura biológica desenvolveu variantes genéticas que eram menos sensíveis ao défice de nutrientes ou à falta de água – ou seja, alelos que influenciavam a estrutura das raízes. “Uma razão para isto são presumivelmente as fortes variações na disponibilidade de nutrientes na agricultura biológica”, diz Léon.
A heterogeneidade genética facilita o processo de adaptação
A cevada cultivada convencionalmente também se tornou geneticamente mais uniforme ao longo do tempo, o que significa que o material genético nas plantas individuais cultivadas no campo tornou-se cada vez mais semelhante de ano para ano. Contudo, a cevada orgânica permaneceu mais heterogênea. As frequências alélicas da cultura orgânica também variaram mais amplamente ao longo do tempo. Isso resultou em alguns anos extremamente favoráveis ou desfavoráveis para alguns alelos. Isto pode dever-se ao facto de as condições ambientais flutuarem muito mais na agricultura biológica do que nos métodos de enquadramento convencionais: se certas doenças das plantas se instalarem num ano, por exemplo, as plantas dependerão mais dos alelos que as protegerão. A variabilidade das forças ambientais que atuam sobre as plantas parece levar a uma maior heterogeneidade genética. “Como resultado, as plantas conseguem se adaptar melhor a esse tipo de mudança”, diz Léon.
Globalmente, os resultados demonstram a importância do cultivo de variedades optimizadas para a agricultura biológica. À medida que a sua composição genética se adaptou a estas condições, serão mais robustos e produzirão rendimentos mais elevados. “Além disso, parece fazer sentido, no cultivo de plantas, cruzá-las com variedades mais antigas ou mesmo selvagens”, explica Léon. “Nossos dados também indicam que isso poderia até beneficiar variedades convencionais de alto rendimento.”
Referência: “A genotipagem profunda revela pegadas de adaptação específicas da agricultura convencional e orgânica em populações de cevada – uma abordagem evolucionária de melhoramento de plantas” por Michael Schneider, Agim Ballvora e Jens Léon, 8 de maio de 2024, Agronomia para o Desenvolvimento Sustentável.
DOI: 10.1007/s13593-024-00962-8
O estudo foi financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG).
