É hora de iniciar plantas de engenharia?

Uma edição especial da revista PLOS Biology explora a biologia sintética e outras abordagens para melhorar a resiliência climática e o potencial de captura de carbono das culturas

As alterações climáticas estão a afectar os tipos de variedades de plantas que podemos cultivar, bem como a forma e o local onde o podemos fazer. Para enfrentar os desafios agrícolas causados ​​pelas alterações climáticas e pelo aumento da população, precisamos de melhorar a produção agrícola. Esta perspectiva dos líderes da indústria, incluindo Catherine Feuillet, apela a mais e melhores parcerias público-privadas para acelerar as descobertas na investigação agrícola.

Como podemos alimentar de forma sustentável a nossa crescente população à medida que o clima muda? Esta perspectiva de Megan Matthews argumenta que, ao manipular a fotossíntese para aumentar a captura de carbono, podemos mitigar as alterações climáticas e aumentar a produção de alimentos.

Dado que as alterações climáticas afectam os padrões climáticos e a saúde do solo, a produtividade agrícola poderá diminuir substancialmente. A biologia sintética pode ser usada para aumentar a resiliência climática das plantas e criar a próxima geração de culturas, se o público aceitar, de acordo com este artigo de Jennifer Brophy.

O microbioma dos solos agrícolas poderia ser manipulado para acelerar o sequestro de carbono no solo. Esta Perspectiva de Noah Fierer sugere como isso pode ser alcançado e descreve as etapas gerais necessárias para desenvolver, implementar e validar tais estratégias baseadas em micróbios.

De todas as espécies agrícolas, o arroz tem o maior potencial genético para adaptação às alterações climáticas, e os acessos ao Genebank têm sido fundamentais no desenvolvimento de variedades melhoradas de arroz tolerantes ao stress. Esta página da comunidade de Kenneth McNally destaca novas ferramentas e recursos do Instituto Internacional de Pesquisa do Arroz para acelerar a identificação e implantação de genes que conferem resiliência às mudanças climáticas.

A nossa compreensão básica do ciclo do carbono na biosfera permanece qualitativa e incompleta, impedindo a nossa capacidade de conceber eficazmente novas soluções para as alterações climáticas. Como podemos tentar projetar o desconhecido? Este ensaio de Patrick Shih propõe que as principais contribuições da biologia sintética das plantas na abordagem às alterações climáticas residirão não na entrega dos genótipos desejados, mas em permitir a compreensão preditiva necessária para conceber os genótipos alvo em primeiro lugar.

As espécies cultivadas reduziram a diversidade genética em relação aos seus parentes selvagens mais próximos. Preservar os ricos recursos genéticos que as culturas familiares selvagens oferecem, evitando variantes prejudiciais e contribuições genéticas desadaptativas, é um desafio central para o melhoramento contínuo das culturas. Este ensaio de Jeffrey Ross-Ibarra apoia o uso de variedades tradicionais como intermediárias entre parentes selvagens e cultivares modernas para aumentar a diversidade genética nas culturas.

À medida que o clima muda, também muda a relação entre os seres humanos e as plantas que utilizamos para alimentação, medicina, abrigo, combustível e vestuário. O que, como e onde cultivamos plantas irá mudar, assim como os potenciais stresses bióticos e abióticos enfrentados pelas plantas cultivadas. Esta coleção de artigos explora estratégias para ajudar as plantas a se adaptarem a um clima em mudança, incluindo técnicas de reprodução antigas e modernas, engenharia genômica, biologia sintética e engenharia de microbiomas.