Todos os anos, milhares de milhões de dólares em colheitas são perdidos globalmente devido à germinação pré-colheita (PHS), onde os grãos e sementes começam a germinar na planta antes de serem colhidos. Desencadeado por clima quente e húmido, este fenómeno compromete a qualidade das colheitas e contribui para desafios globais de segurança alimentar. No entanto, uma nova investigação, liderada por cientistas do Laboratório de Investigação Carlsberg, na Dinamarca, revelou o mecanismo genético que controla o momento da germinação da cevada, oferecendo potencialmente uma solução para este problema generalizado.
As Raízes do Problema: Domesticação e Dormência
A PHS não é uma ocorrência natural; é uma consequência das práticas agrícolas. Quando os primeiros agricultores domesticaram a cevada, deram prioridade às culturas que brotavam rapidamente após o plantio. Isto exigiu a redução da dormência natural das sementes – uma pausa vital que impede a germinação até que as condições sejam ideais. Embora esta prática permita uma plantação mais rápida e potencialmente duas colheitas por ano, cria uma vulnerabilidade significativa: se o tempo ficar invulgarmente quente e húmido antes da colheita, toda a colheita pode começar a brotar prematuramente. Isto torna o grão impróprio para armazenamento ou processamento, impactando negativamente o seu valor tanto para a alimentação como para a produção de cerveja.
Desvendando o controle genético: o papel do MKK3
Para investigar as causas da PHS, os investigadores concentraram-se no MKK3, um gene já conhecido por influenciar a dormência da cevada e de outros grãos de cereais. Eles conduziram uma análise abrangente do DNA de mais de 1.000 variedades de cevada provenientes de fazendas e bancos de sementes em todo o mundo. O estudo também envolveu o cultivo de diferentes tipos de cevada em campos ao longo de várias estações, sujeitando intencionalmente metade das plantas a condições susceptíveis de desencadear a PHS. Através de análises comparativas de grãos afetados e normais, juntamente com estudos de laboratório que examinaram a expressão genética e a atividade proteica, os pesquisadores foram capazes de determinar como os genes MKK3 impactam diretamente a dormência.
Múltiplas versões do MKK3 governam a dormência
O estudo, publicado na Science, revelou uma descoberta crítica: a dormência não é controlada por uma única versão do gene MKK3, mas sim por múltiplas versões. A cevada selvagem possui apenas uma cópia deste gene, enquanto as variedades domesticadas possuem várias. Consequentemente, quanto mais genes MKK3 uma planta de cevada tiver, mais forte será o sinal para brotar, levando a períodos de dormência mais curtos.
Práticas agrícolas antigas moldaram a diversidade genética
Os investigadores também investigaram como estas diferentes variantes do MKK3 se espalharam ao longo do tempo, em resposta às condições climáticas e às necessidades dos antigos agricultores. Certas variantes “hiperativas” foram selecionadas por agricultores do Norte da Europa, valorizadas pelas suas qualidades superiores de malte. Por outro lado, outras variantes menos activas, que promovem uma maior dormência, foram preferidas pelos agricultores em climas mais húmidos, como a Ásia Oriental, onde ajudaram as culturas a resistir às estações das monções.
Um futuro de cevada resistente ao clima
Estas informações oferecem um caminho para os criadores modernos desenvolverem variedades de cevada adaptadas a regiões e climas específicos. >O nosso trabalho mostra que a compreensão da complexidade genética da dormência pode ajudar os criadores a desenvolver uma cevada que seja simultaneamente produtiva e resistente às alterações climáticas. Ao criar selectivamente variedades com variantes MKK3 apropriadas, os agricultores podem cultivar culturas que são simultaneamente de alto rendimento e menos susceptíveis aos efeitos prejudiciais da germinação pré-colheita. Esta investigação é uma promessa significativa para melhorar a segurança alimentar global e apoiar práticas agrícolas sustentáveis.
