A agricultura enfrenta um dos maiores desafios de sua história.Para produzir alimentos suficientes para uma população que chegará a quase 9.700 bilhões de pessoas em apenas algumas décadas, em um planeta mais quente e seco, com eventos climáticos cada vez mais extremos. Nesse contexto, Tomates resistentes ao sal Deixam de ser uma curiosidade científica e tornam-se uma necessidade real em muitas áreas agrícolas do mundo.
Ao mesmo tempo, Biotecnologia vegetal, melhoramento genético clássico e utilização de microrganismos benéficos. Estão sendo desenvolvidas diversas soluções para garantir que culturas importantes, como tomates, cereais e brássicas, continuem rentáveis em solos com altos níveis de salinidade e baixo estresse hídrico. Laboratórios na Espanha, no Chile e centros internacionais já estão trabalhando com tomates silvestres, porta-enxertos, rizobactérias e proteínas de defesa para "proteger" as plantas contra esses estresses abióticos.
Por que a salinidade se tornou um problema urgente
O aumento da temperatura global, a intensificação das secas e o uso contínuo de água de irrigação com alto teor de sal. Estão causando um aumento na salinidade de muitos solos agrícolas. Esse fenômeno foi particularmente evidente em regiões áridas e semiáridas, como o centro e o norte do Chile, mas também afeta áreas mediterrâneas da Espanha e outras partes do mundo onde a água é cada vez mais escassa e de pior qualidade.
A salinidade do solo é um dos estresses abióticos mais prejudiciais à produtividade agrícola.Em culturas como o tomate, o aumento da concentração de sal afeta processos essenciais como a germinação das sementes, o vigor das plântulas, o crescimento vegetativo, a floração e a formação dos frutos. Tudo isso resulta em menor produtividade por hectare e em uma queda na qualidade comercial dos tomates.
No Chile, por exemplo, estima-se que existam cerca de 1.500 hectares afetados por graves problemas de salinidade e altos níveis de carbonatos.especialmente em zonas climáticas áridas onde a irrigação é feita com água salina e aplicações fertilizantes de maneira inadequadaO Vale do Lluta é um caso paradigmático: ali, foram medidas condutividades elétricas de até 11,5 dS/m em plantações de tomate, valores que qualquer manual consideraria extremos para uma cultura hortícola.
O efeito do sal nas plantas vai além de "queimar" raízes ou folhas.O excesso de sódio e outros íons perturba o equilíbrio hídrico e causa estresse osmótico, além de gerar forte estresse oxidativo nas células vegetais. Portanto, a planta responde ativando mecanismos de defesa, ajustando a transpiração, modificando o crescimento radicular e reorganizando suas reservas de íons como sódio e potássio.
Diante dessa situação, A busca por tomates que se adaptem bem a solos salinos não é um capricho de laboratório.mas sim um compromisso de continuar cultivando em terras que atualmente estão no seu limite ou diretamente descartadas para a produção intensiva.
Pesquisa na Espanha: proteínas de resistência e tomates transgênicos
Na Espanha, uma das principais organizações nesta área é a Centro de Biotecnologia e Genômica Vegetal (CBGP)onde uma grande equipe de pesquisadores estuda como as plantas crescem, como interagem com os microrganismos e como se adaptam às mudanças climáticas e às condições ambientais adversas.
O objetivo do CBGP é desenvolver soluções biotecnológicas que abordem problemas com impacto social significativo.Reduzir os efeitos das mudanças climáticas na agricultura, gerar culturas com maior valor nutricional, aumentar a biomassa disponível para alimentação e energia e, claro, obter plantas mais tolerantes à seca, à salinidade e às ondas de calor.
Seus laboratórios investigam como as plantas percebem e lidam com as adversidades. Aumento da temperatura, longos períodos de seca e solos com alta concentração de sal.A partir daí, são identificados os mecanismos moleculares e as proteínas de defesa que permitem que certas plantas resistam melhor a esses estresses ambientais. Uma vez detectados, os cientistas criam experimentos de "prova de conceito" nos quais geram plantas transgênicas que acumulam essas proteínas ou ativam esses mecanismos de forma reforçada.
O resultado mais notável até agora é o desenvolvimento de plantas de tomate resistentes à salinidade.Essas plantas experimentais, para as quais já foi solicitada uma patente europeia, não apenas sobrevivem em um ambiente salino, mas também mantêm um rendimento aceitável e um desenvolvimento vegetativo onde outros tomates falhariam.
Os pesquisadores do CBGP estão convencidos de que A mesma tecnologia pode ser aplicada a outras culturas que são mais sensíveis ao sal do que os tomates., como ervilhas, feijões, milho, morangos ou brássicas (repolho, brócolis…). Estas últimas são básicas na dieta diária e a perda de rendimento devido à salinidade teria consequências importantes para a segurança alimentar, daí o interesse em adaptá-las também.
No entanto, trabalhar com proteínas de defesa não é tão simples do ponto de vista da segurança alimentar.Muitas dessas proteínas pertencem a famílias que também contêm proteínas alergênicas. Portanto, dentro do próprio CBGP, existe um grupo especializado em alérgenos que analisa meticulosamente as características que tornam uma proteína alergênica e avalia se novas variantes representam ou não um risco para os consumidores.
O objetivo é para garantir que qualquer solução biotecnológica, por mais promissora que seja em termos de resistência ao estresse, seja eficaz.Deve atender aos padrões de segurança e não gerar novas alergias alimentares. Essa etapa, menos glamorosa do que a criação de plantas transgênicas "estrelas", é absolutamente essencial para que esses avanços cheguem ao campo e ao mercado.
Estufas de alta tecnologia e fenotipagem digital
Para desenvolver esses projetos, o CBGP não só possui laboratórios de biologia molecular e genética, como também Instalações de última geração para o cultivo de plantas em condições altamente controladas.Eles possuem cerca de 1.900 m² adaptados para testes de cultivo, incluindo uma estufa de 1.200 m² equipada com sistemas específicos de controle climático e iluminação.
Dentro dessas estufas, um infraestrutura automatizada de fenotipagem digitalDois módulos do tipo P2 com controle climático completo (nível de contenção transgênica) podem regular a temperatura em uma faixa de 10 a 45 °C, simulando desde noites frias até ondas de calor intensas. Dentro desses módulos, um sistema robótico registra automaticamente o crescimento das plantas, o consumo de água, o estado de hidratação e a gravidade dos sintomas de estresse.
Graças a essas ferramentas de fenotipagem de alto rendimento, os pesquisadores podem medir com precisão como cada planta responde. à salinidade, seca ou calor extremo. Não se trata apenas de observar visualmente se a planta murcha ou não, mas de obter dados contínuos e comparáveis de dezenas ou centenas de genótipos simultaneamente.
Outro elemento fundamental dessas instalações são os Rizotrons são estruturas com placas transparentes que permitem a observação do sistema radicular. sem precisar arrancar a planta. Eles estudam a espessura, a profundidade e a ramificação das raízes, bem como o efeito de diferentes níveis de sal ou produtos biológicos em seu desenvolvimento.
Um aspecto interessante é que O acesso a essas plataformas não se limita apenas às equipes do CBGP.Estão também abertos a projetos de outras organizações públicas e privadas interessadas em abordar os principais desafios da agricultura do futuro. Isto fomenta a colaboração e acelera a transferência de conhecimento da academia para o setor produtivo.
Cereais que “respiram” nitrogênio: menos fertilizantes, mais sustentabilidade.
Além da salinidade, outra frente aberta no CBGP é a redução do uso de fertilizantes nitrogenados na agricultura intensivaEmbora esses fertilizantes tenham sido fundamentais para alcançar altas produtividades em cereais como arroz, trigo ou milho, seu impacto ambiental é enorme: contaminação das águas subterrâneas e dos rios, degradação do solo e emissões de gases de efeito estufa durante sua fabricação e uso.
O pesquisador Luis Rubio lidera um projeto, financiado pela Fundação Gates, que visa para obter cereais capazes de utilizar diretamente o nitrogênio do arIsso é algo que, até agora, apenas algumas bactérias conseguiam fazer graças à enzima nitrogenase. As plantas não possuem essa enzima naturalmente, então dependem de fontes de nitrogênio disponíveis no solo, muitas das quais provêm de fertilizantes químicos.
Este trabalho utiliza bactérias fixadoras de nitrogênio como Azotobacter vinelandii (frequentemente associado à microbiota do solo e conhecido no campo da biotecnologia) como um modelo para a transferência dos genes responsáveis pela fixação de nitrogênio para cereais. O objetivo final é que essas culturas sejam capazes, de certa forma, de "respirar" o nitrogênio atmosférico e metabolizá-lo para o seu crescimento.
Se essa linha de pesquisa for bem-sucedida, abrirá caminho para uma agricultura muito mais sustentável.Isso reduziria drasticamente o uso de fertilizantes químicos e sua pegada de carbono. Além disso, ajudaria a restaurar solos degradados e minimizar a poluição de ecossistemas aquáticos, especialmente em regiões onde esses insumos têm sido usados em excesso por décadas.
A própria equipe reconhece, no entanto, que Este é um objetivo extremamente ambicioso que exigirá décadas de trabalho.O desenvolvimento de cereais autopolinizáveis, como arroz, trigo ou milho, é uma das grandes aspirações da biotecnologia moderna, mas também um desafio tecnológico de alto nível que exige a integração de genética, fisiologia vegetal, ecologia microbiana e considerações de segurança ambiental.
Chile: porta-enxertos, formulações antioxidantes e rizobactérias
No Chile, diversos grupos de pesquisa estão abordando o problema da salinidade a partir de abordagens complementares. Um dos projetos mais avançados é o promovido por Grupo de Pesquisa em Fisiologia Vegetal e Biologia Molecular do INIA La Cruz, na região de Valparaíso, em conjunto com universidades nacionais e internacionais.
Por um lado, foi lançado um projeto FONDECYT (1180958) com foco em o desenvolvimento de porta-enxertos de tomate tolerantes à salinidadeIsso é conseguido através do cruzamento entre tomates cultivados (Solanum lycopersicum) e o tomateiro selvagem Solanum chilense, uma espécie local adaptada a ambientes salinos. A ideia não é alterar as variedades comerciais da fruta, mas sim melhorar o "porta-enxerto", ou seja, o enxerto no qual a parte aérea da planta é enxertada.
Esses porta-enxertos 100% chilenos permitirão rendimentos aceitáveis e frutos de qualidade em solos com alta concentração de sais.preservando as características comerciais dos tomates já conhecidas no mercado. Segundo o Dr. Juan Pablo Martínez, os materiais resultantes apresentam mecanismos de tolerância interessantes ao estresse salino, o que abre caminho para a expansão das áreas de cultivo.
Este trabalho é realizado em colaboração com grupos da Universidade Austral do Chile e da Universidade Católica de Louvain (Bélgica), com o objetivo de Promover o intercâmbio científico e a cooperação internacional.Segundo o próprio Martínez, este é um exemplo claro de como a agronomia aplicada pode responder aos problemas reais do território sem abrir mão da pesquisa de alto nível.
Em paralelo, no âmbito do projeto “PASSA” (ACT 192073), um consórcio formado pelo INIA La Cruz, a Universidade do Chile e a Universidade Arturo Prat está... Desenvolvimento de formulações para aumentar a tolerância dos tomates à escassez de água e à salinidade.O objetivo é economizar água e manter a produção viável em áreas afetadas por esses estresses abióticos.
Uma dessas formulações, genericamente chamada de “biomodulador”, combina compostos naturais com forte capacidade antioxidante, como o ácido lipoico e certos carotenoidesjuntamente com outras moléculas químicas que já haviam apresentado resultados promissores em testes anteriores na Universidade do Chile. Quando aplicado como pulverização foliar, visa mitigar o estresse oxidativo causado pela seca e salinidade nas células vegetais.
A outra formulação é baseada em Rizobactérias isoladas de plantas que crescem no deserto do Atacama.Um ambiente extremamente árido e salino. Estudos da Universidade Arturo Prat demonstraram que essas bactérias conferem resistência à salinidade às plantas com as quais se associam, permitindo que elas prosperem em condições que seriam letais para a maioria das espécies cultivadas.
Além disso, a INIA La Cruz está trabalhando com Promotores de crescimento vegetal (PGPR) obtidos de seu Banco de MicrorganismosEm ensaios em estufa, observou-se que a aplicação dessas rizobactérias em plantas de tomate submetidas à salinidade melhora significativamente seu crescimento e vigor.
Diversos consórcios estão sendo testados: um deles formado por cepas de Pseudomonas originária de ambientes salinos do norte, selecionada pelo grupo do Professor Ricardo Tejos na Universidade Arturo Prat, e outra com várias cepas do gênero StaphylococcusAlém disso, existe uma cepa de Bacillus amyloliquefaciens, identificada pelo Banco de Recursos Genéticos Microbianos do INIA Quilamapu como tolerante à salinidade.
Os promotores de crescimento à base de Bacillus são, na verdade, os bioprodutos mais difundidos no mundo. Devido à sua segurança para os seres humanos e à sua eficácia no controle de uma ampla gama de pragas e doenças, dependendo da cepa utilizada, estima-se que representem aproximadamente 90% do mercado global de agentes de controle biológico.
Estão sendo realizados testes de campo e em estufa no Chile com dois tipos de tomate: uma variedade híbrida comercial indeterminada e uma variedade local chamada Poncho NegroTípico do Vale de Yuta e da área de Azapa, na região de Arica e Parinacota. Em todos os casos, plantas controle são comparadas com outras expostas a maior quantidade de sal para gerar estresse acentuado, e o efeito das diferentes formulações é analisado.
Como o Dr. Martínez destaca, A utilização de rizobactérias e bioprodutos à base de microrganismos pode reduzir o uso de produtos químicos. Na agricultura, a tendência é uma produção mais limpa e sustentável. Esses bioprodutos são baseados em recursos biológicos renováveis e, em geral, têm um impacto ambiental muito baixo, embora ainda sejam necessárias muito mais informações sobre desenvolvimento e formulação para otimizar seu uso.
Essa área de atuação é especialmente valiosa porque As soluções foram concebidas tendo em mente a realidade do agricultor chileno.Doses, tempos de aplicação e combinações de produtos são testados e podem ser transferidos diretamente para a prática diária, sem exigir que o produtor faça mudanças drásticas em sua forma de trabalho.
O tesouro genético dos tomates selvagens
Além da biotecnologia avançada ou dos bioprodutos microbianos, uma possível solução para a salinidade reside em os parentes silvestres do tomate cultivadoPesquisadores do Instituto Boyce Thompson estudaram detalhadamente a Solanum pimpinellifolium, o parente selvagem mais próximo do tomateiro doméstico, caracterizado por ter frutos pequenos semelhantes a cerejas, mas com enorme diversidade genética e grande resistência ao estresse.
Este trabalho apresentou diferentes linhagens de S. pimpinellifolium em vários níveis de estresse salinoTanto em estufas quanto em campo, foram utilizadas técnicas de fenotipagem de alto rendimento muito semelhantes às descritas no CBGP. A análise revelou uma enorme variação na forma como essas plantas lidaram com a salinidade, desde indivíduos que praticamente não apresentaram estresse até outros que sofreram perdas consideráveis de produtividade.
Um dos resultados mais surpreendentes foi que O vigor geral da planta (sua capacidade de crescer rápida e vigorosamente) foi um fator decisivo em sua tolerância ao sal.As plantas mais vigorosas resistiram melhor ao estresse, sugerindo que a seleção por vigor pode melhorar indiretamente a tolerância à salinidade em programas de melhoramento genético.
Também foi constatado que características como a taxa de transpiração, a massa da parte aérea e o acúmulo de íons (especialmente sódio e potássio) nos tecidos. Eles se correlacionaram com o desempenho sob estresse salino. Curiosamente, enquanto a transpiração foi fundamental para explicar o desempenho em estufa, em condições de campo o fator mais intimamente relacionado à produtividade foi a massa da parte aérea da planta.
Talvez o mais surpreendente tenha sido descobrir que A quantidade total de sal acumulada nas folhas não foi tão crucial para a produtividade quanto se supunha.Essa descoberta desafia algumas ideias clássicas sobre a tolerância ao sal, que se concentravam quase exclusivamente em limitar a entrada ou o acúmulo de sódio nos tecidos aéreos, e abre novas linhas de pesquisa focadas em outros mecanismos de adaptação.
O estudo, publicado em The Plant Journal, permitido identificar Genes candidatos que não haviam sido previamente associados à tolerância ao estresse salinoEsses genótipos específicos podem ser usados como doadores de alelos em programas de melhoramento genético para introduzir tolerância ao sal em tomates cultivados e outras culturas relacionadas.
Em geral, esta pesquisa Isso reforça a ideia de que os parentes silvestres das plantas cultivadas são uma verdadeira fonte de soluções. Diante das mudanças climáticas e das novas condições ambientais, esses materiais, combinados com técnicas clássicas de melhoramento genético e ferramentas modernas de genômica e fenotipagem, podem acelerar a criação de variedades agrícolas mais resilientes.
La convergência de todas essas linhas de trabalho —tomates transgênicos tolerantes ao sal, porta-enxertos locais, bioprodutos à base de rizobactérias, cereais que aproveitam o nitrogênio atmosférico e o uso intensivo da diversidade de tomates silvestres— apontam para uma um modelo agrícola muito mais resiliente Diante das mudanças climáticas e da degradação do solo, ainda faltam anos para vermos algumas dessas inovações em larga escala nos supermercados ou nas fazendas. O caminho, porém, está claramente traçado: integrar biotecnologia, ecologia microbiana e melhoramento genético para continuarmos colhendo tomates suculentos onde o sal e a seca pareciam ter vencido.
