Das secas históricas no Oeste dos Estados Unidos aos recordes de frio no Sudeste e às tempestades severas em diferentes regiões do país, os agricultores americanos enfrentam condições de cultivo cada vez mais imprevisíveis. Eventos climáticos provocam perdas anuais de cerca de US$ 20 bilhões (R$ 101 bilhões na cotação atual) para a agricultura dos Estados Unidos. E isso não ocorre apenas neste país. Para reduzir esses prejuízos, cientistas desenvolvem uma ampla gama de ferramentas que combinam avanços em genética, melhoramento vegetal e fisiologia de plantas para tornar a agricultura mais resistente aos riscos climáticos.
A incerteza climática é um dos maiores desafios da agricultura atual. A Revolução Verde da década de 1960 concentrou esforços no aumento da produtividade em condições normais. Agora, a prioridade passa a ser a gestão de riscos: manter colheitas confiáveis mesmo diante de um clima instável. Para muitos produtores, evitar perdas catastróficas em anos adversos pode representar a diferença entre manter ou perder o negócio.
O dilema do agricultor
No início de cada safra, os agricultores precisam decidir quais variedades plantar e exatamente quando fazer o plantio, meses antes de saber se enfrentarão seca, enchentes, ondas de calor ou ventos intensos.
“É difícil prever qual será a melhor variedade de um ano para outro”, afirma Peter Innes, pesquisador de pós-doutorado do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva da Universidade do Colorado Boulder. “A decisão deve ser baseada na variedade que teve melhor desempenho no ano anterior ou seria possível desenvolver um algoritmo mais sofisticado para orientar os produtores?”
Para responder a essa pergunta, colegas de Innes na Universidade do Colorado analisaram décadas de dados de campo sobre o desempenho de diferentes variedades de girassol, coletados desde 1978 nas Grandes Planícies da América do Norte. Os resultados mostram que a época da floração é um importante indicador de produtividade. Se o girassol floresce cedo demais, a planta pode não acumular recursos suficientes para formar sementes. Se floresce tarde, aumenta a exposição ao calor e ao estresse hídrico.
A época da floração é controlada por mecanismos genéticos que transformam sinais ambientais, como temperatura e duração do dia, em estímulos para o desenvolvimento da planta. Variedades menos flexíveis apresentam redes genéticas que restringem a floração a um intervalo estreito todos os anos. Em anos mais quentes, porém, antecipar a floração pode ajudar a planta a escapar do calor excessivo ou da falta de água durante a fase crítica de formação das sementes. Embora não seja possível controlar a chegada do calor, é possível desenvolver cultivares com maior flexibilidade no período de floração.
Essa mudança acompanha recomendações mais amplas para adaptação às mudanças climáticas. O relatório Extreme Heat and Agriculture, publicado neste ano pela Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO), destaca a importância de ajustar as janelas de plantio e selecionar variedades mais resistentes para reduzir perdas provocadas pelo calor. Um projeto recente da FAO financiado pelo Green Climate Fund mostrou que investimentos em agricultura inteligente para o clima geraram retorno de até US$ 8 para cada US$ 1 aplicado.
Um tema quente para a pesquisa
Intervenções genéticas capazes de tornar mais flexível o período de floração podem evitar bilhões de dólares em perdas relacionadas ao calor. O trigo, em especial, é altamente sensível às ondas de calor. Poucas horas de exposição a temperaturas acima de 28°C antes da floração reduzem o número de grãos por planta. Após a floração, temperaturas superiores a 32°C provocam perda aproximada de 2% no peso dos grãos a cada aumento de pouco mais de 1°C.
Os cientistas investigam diversas estratégias para tornar o trigo mais resistente ao calor. Uma delas consiste em utilizar ferramentas de edição genética, como o CRISPR, para estimular proteínas de choque térmico que ajudam a planta a se recuperar após curtas ondas de calor. No entanto, alterar um ou alguns genes dificilmente resolverá o problema.
“Características como tolerância ao calor ou outros aspectos ligados à resiliência climática, como a época da floração, possuem uma base genética muito mais complexa”, explica Innes. “Não existe apenas um gene responsável por essa característica, o que torna a edição genética mais desafiadora.”
Por isso, muitos programas de melhoramento submetem variedades de trigo a testes controlados de estresse térmico para identificar aquelas mais resistentes. Trata-se de uma evolução dos métodos tradicionais de seleção utilizados há milhares de anos. O desafio é o tempo necessário: desenvolver uma nova variedade comercial pode levar entre 10 e 15 anos.
“Acredito que teremos de atuar em duas frentes, utilizando todas as ferramentas disponíveis, tanto o melhoramento convencional quanto a edição do genoma”, afirma Innes.
Enfrentando as tempestades
A diversidade de desafios provocados pelo aumento dos eventos climáticos extremos exige soluções igualmente variadas. Em 2020, uma tempestade do tipo derecho atingiu o estado de Iowa com ventos comparáveis aos de um furacão, derrubando mais de 4 milhões de hectares de milho e soja. O fenômeno é conhecido como lodging, quando a planta tomba por quebra do caule ou das raízes. Como normalmente ocorre em lavouras altamente produtivas, esse problema costuma receber pouca atenção.
Erin Sparks estuda formas de reduzir essas perdas como pesquisadora do Bond Life Sciences Center, da Universidade do Missouri, e pesquisadora principal do Donald Danforth Plant Science Center.
“O acamamento costuma ser tratado como uma questão secundária no melhoramento genético”, afirma Sparks. “Se uma nova variedade permanece em pé durante os testes de campo, ela avança no processo. O problema é que, se naquele ano não ocorreu uma tempestade, podemos aprovar um material que ainda apresenta alta suscetibilidade ao acamamento.”
Com formação em engenharia biomédica, Sparks aplica conceitos dessa área ao estudo das plantas. “Como engenheira, quero identificar exatamente o ponto de falha”, explica. “Na agronomia, normalmente tratamos tudo como um único problema. Não sabemos se a planta falhou no caule ou na raiz, nem de que maneira isso ocorreu. Mas, para desenvolver cultivares de forma racional, é essencial entender onde ocorre a falha.”
Sua equipe trabalha com híbridos de milho de porte reduzido. A variedade, com cerca de 2,1 metros de altura, em comparação aos tradicionais 2,7 a 3,6 metros, foi desenvolvida pela Bayer Crop Science como parte do sistema Preceon Smart Corn System. Esse material e outros híbridos de menor estatura, como o milho desenvolvido pela Corteva, demonstraram suportar danos causados pelo vento até 64% melhor. Sparks buscou entender as razões.
Os resultados mostraram que a menor altura representa apenas parte da explicação. Plantas mais resistentes ao vento também apresentam caules mais robustos e sistemas radiculares mais flexíveis, capazes de absorver melhor o impacto das rajadas. Agora, a equipe investiga como incorporar essas características em outras variedades.
“Fazemos uma analogia com a engenharia antissísmica. Estruturas muito rígidas são mais frágeis. Já estruturas com maior flexibilidade conseguem suportar melhor as forças externas”, explica Sparks. “Observamos que, quando o sistema radicular do milho de porte reduzido não apresentava essa flexibilidade adicional, ainda ocorria acamamento.”
Planejamento para um cenário incerto
Com a maior frequência de eventos climáticos extremos, a capacidade de adaptação das culturas passa a ser um dos principais fatores para a resiliência da agricultura. É improvável que exista uma solução única para um desafio tão complexo. O desenvolvimento de cultivos preparados para um clima imprevisível dependerá da integração entre diferentes tecnologias e abordagens de engenharia.
“Precisamos adaptar a forma como fazemos agricultura no século 21”, afirma Sparks.
Os agricultores continuarão convivendo com a incerteza ao iniciar cada safra sem saber quais condições climáticas enfrentarão. A ciência, porém, pode reduzir significativamente esses riscos.
Publicado originalmente em Forbes EUA
