Portal InstitucionalUFPEL

As oscilações climáticas drásticas, que marcam o século 21, são responsáveis por diversos estresses abióticos em plantas. Aumentos repentinos de temperatura aliados à seca ou, períodos prolongados de intensas precipitações, implicam diretamente em perdas de até 50% da produtividade agrícola. Estima-se que a população mundial tenha um crescimento exponencial de 8,1 para 9,7 bilhões até 2050 (ONU, 2024) e, por consequência, um aumento de aproximadamente 70% na demanda por alimentos (Gazzoni, 2017). No contexto atual, há uma crescente conscientização de que a maneira convencional de produção não permitirá que a oferta de alimentos acompanhe a demanda sem que o cenário agrícola volte suas atenções para uma agricultura cada vez mais sustentável (Van Ittersum, 2013, Locks et al., 2023). Portanto, alternativas inovadoras e sustentáveis, que mitiguem os efeitos das mudanças climáticas, a fim de garantir a segurança alimentar para o futuro, se fazem cada vez mais necessárias (Kumar; Verma, 2018).
A mitigação de estresses abióticos envolve estratégias para reduzir ou minimizar os impactos negativos dos fatores abióticos no ambiente e nas plantas. As principais abordagens incluem: Uso de variedades de plantas resistentes através da seleção ou desenvolvimento de cultivares que sejam mais tolerantes ao estresse, como variedades que resistem à seca, calor, frio ou à salinidade; Práticas de manejo do solo através do uso de técnicas como a irrigação eficiente, o plantio de cobertura (culturas que protejam o solo), o uso de fertilizantes orgânicos ou inorgânicos e de microrganismos benéficos (bactérias, fungos, etc.), para melhorar a estrutura do solo e a disponibilidade de nutrientes; Tecnologias de controle climático através do cultivo de plantas em ambiente protegido ou sistemas de irrigação para controlar a temperatura e a umidade do ambiente agrícola, ou, Uso de compostos naturais e bioestimulantes, através da aplicação de substâncias que aumentem a resistência das plantas aos estresses ambientais, como ácidos húmicos ou extratos vegetais.
Diante disso, é fundamental compreender as respostas das plantas aos diferentes estresses abióticos e quantificar as perdas no rendimento de cada cultura e assim, desenvolver alternativas de manejo que não só aumentem a resistência das plantas a estes fatores, mas também promovam práticas agrícolas sustentáveis para uma agricultura mais resiliente.

Metodologia

Serão conduzidos estudos em cada de vegetação e a campo.

Estudo 1: Respostas fisiológicas, bioquímicas e rendimento de diferentes culturas submetidas a estresse abióticos em ambiente controlado.
Plantas de diferentes culturas agrícolas serão cultivadas em casa de vegetação pertencente ao Departamento de Botânica, do Instituto de Biologia, da Universidade Federal de Pelotas (UFPel). Ao longo do seu desenvolvimento serão submetidas a diferentes fatores de estresse visando caracterizar as principais respostas fisiológicas e bioquímicas e seus efeitos sobre caracteres produtivos. Serão avaliadas quanto aos parâmetros de: Trocas gasosas (Analisador de gás no infravermelho IRGA - LI6400, Licor); Fluorescência da clorofila a (Porômetro e fluorômetro - modelo Li-600); Índice de clorofila e de balanço de nitrogênio (Clorofilômetro portátil -modelo Dualex FORCE-A, Orsay, France); Temperatura foliar (Flir - modelo E5, FLIR); Quantificação de carboidratos (amido, açúcares solúveis totais, açúcares redutores e sacarose), Peróxido de hidrogênio, Peroxidação de lipídios e Aminoácido Prolina; Atividade das enzimas Rubisco, Glicolato oxidase, Nitrato redutase, Glutamina sintetase, Superóxido dismutase, Catalase e Ascorbato peroxidase; Componentes de rendimento; Produtividade e, Qualidade de grãos, sementes ou frutos.

Estudo 2: Respostas fisiológicas, bioquímicas e rendimento de diferentes culturas submetidas a fatores de estresses abióticos associados ou não a diferentes práticas de manejo.
Culturas agrícolas de importância econômica serão cultivadas a campo em áreas experimentais ou comerciais visando caracterizar as principais respostas fisiológicas e bioquímicas e seus efeitos sobre caracteres produtivos quando submetidas a diferentes fatores de estresse abiótico, bem como a práticas de manejo nutricional com aplicação de bioinsumos via solo e foliar. Ao longo do ciclo de desenvolvimento, serão avaliadas quanto aos parâmetros de: Trocas gasosas (Analisador de gás no infravermelho IRGA - LI6400, Licor); Fluorescência da clorofila a (Porômetro e fluorômetro - modelo Li-600); Índice de clorofila e de balanço de nitrogênio (Clorofilômetro portátil -modelo Dualex FORCE-A, Orsay, France); Temperatura foliar (Flir - modelo E5, FLIR); Quantificação de carboidratos (amido, açúcares solúveis totais, açúcares redutores e sacarose), Peróxido de hidrogênio, Peroxidação de lipídios e Aminoácido Prolina; Atividade das enzimas Rubisco, Glicolato oxidase, Nitrato redutase, Glutamina sintetase, Superóxido dismutase, Catalase e Ascorbato peroxidase; Componentes de rendimento; Produtividade e, Qualidade de grãos, sementes ou frutos.

Indicadores e Metas:
- Caracterizar as respostas fisiológicas em diferentes culturas agrícolas a estresses abióticos e identificar se há variabilidade nos resultados em função do estádio fenológico de cada cultura;
- Quantificar a nível bioquímico, enzimático e não enzimático, os danos causados pelos fatores de estresse e elucidar possíveis ajustes metabólicos que resultem em maior tolerância;
- Mensurar os impactos dos estresses abióticos na produtividade, na qualidade nutricional e tecnológica de grãos, sementes e frutos produzidos em cada condição;
- Identificar marcadores morfológicos, fisiológicos e/ou metabólicos que apresentam maior expressão em respostas aos fatores de estresse;
- Desenvolver estratégias de manejo através de práticas culturais e uso de bioinsumos para mitigar os efeitos dos estresses abióticos e assim, promover práticas agrícolas de forma mais sustentável;
- Ao final do estudo, divulgar os resultados em eventos científicos, reuniões e palestras com produtores, buscando suprir a comunidade com informações consistentes acerca das culturas frente ao cenário de mudanças climáticas.

Resultados Esperados:
Espera-se que, ao final do projeto, os seguintes resultados sejam alcançados:
- Identificação dos principais impactos dos estresses abióticos nas culturas agrícolas e possíveis mecanismos de tolerância a estes fatores;
- Identificação de cultivares de maior tolerância a estresses abióticos;
- Desenvolvimento de práticas de manejo eficiente, como o uso de biofertilizantes, para mitigar os impactos negativos dos estresses ambientais;
- Manutenção da produtividade e qualidade das culturas testadas, com redução dos danos causados por estresses abióticos;
- Contribuições para o desenvolvimento de tecnologias agrícolas adaptadas às mudanças climáticas e condições ambientais adversas.