A grama é notoriamente resiliente. Mas Paspalum vaginatum, uma espécie mais conhecida como seashore paspalum, pode tolerar estresses diversos e mortais o suficiente para rivalizar com camelos e cactos.

Salinidade? Ainda vale o seu sal. Seca? Não com sede. Aquecer? Sem suor. Frio? Pode esfriar.

Que tal 22 jogadores de futebol correndo, chutando e deslizando na Copa do Mundo de 2022, tudo em meio ao clima desértico do Oriente Médio? Jogo ligado.

Uma variedade comercial de paspalum à beira-mar encheu todos os campos no Catar. Lá, resistiu a cada passada de aço de Messi, Mbappé e Neymar, a cada dia ensolarado de temperaturas subindo para os 80 graus Fahrenheit.

Graças a um novo estudo conduzido pela Universidade de Nebraska-Lincoln e publicado na Nature Communications , o paspalum à beira-mar pode em breve ajudar outro objetivo: cultivar culturas que produzam mais alimentos com menos fertilizantes que impõem custos aos agricultores, ecossistemas e água potável.

A aplicação global de fertilizantes, especialmente o nitrogênio e o fósforo essenciais para o crescimento das plantas, disparou desde meados do século 20, na época em que o adolescente Pelé liderava o Brasil em seu primeiro título mundial. Acontece que o paspalum à beira-mar também não precisa de muitos desses nutrientes. Isso o diferencia de alguns de seus parentes surpreendentemente próximos: milho e sorgo, entre outras culturas de capim.

Depois de sequenciar os projetos genéticos completos da grama resistente, uma equipe de pesquisa de várias instituições descobriu o saco de truques por trás da técnica de jejum da planta. Além do mais, os pesquisadores conseguiram recriar esses truques em mudas de milho, que responderam crescendo mais rápido e maiores do que outras mudas não modificadas privadas dos nutrientes.

"Finalmente estamos começando a entender o que torna esta planta tão resiliente", disse James Schnable, um dos autores do estudo e Charles O. Gardner Professor de Agronomia em Nebraska.

A espécie realmente começou a intrigar Schnable e seus colegas após uma exibição impressionante na Estufa de Inovação de Nebraska, onde parecia não se importar com o fato de seus cuidadores a negligenciarem.

“Houve um período em que ninguém se lembrava de regar a planta paspalum por alguns meses”, disse Schnable. "Mas a planta estava completamente bem. Na verdade, geralmente cresce tão rápido que tenta invadir os vasos das plantas vizinhas, e o gerente da estufa tem que gritar comigo ou com as pessoas do meu laboratório para descer e podá-la. "

Guangchao Sun, ex-aluno de doutorado e ex-pós-doutorado em Nebraska, também notou. Ele decidiu testar a resiliência do paspalum à beira-mar com um experimento, cultivando-o ao lado de milho e sorgo por várias semanas sob várias condições. Quando o milho e o sorgo foram privados de nitrogênio ou fósforo, seu desenvolvimento atrofiado mostrou isso. O paspalum à beira-mar, enquanto isso, continuou "crescendo feliz".

Felizmente, o laboratório Schnable também estava trabalhando com o Joint Genome Institute do Departamento de Energia, a Universidade da Geórgia e o HudsonAlpha Institute for Biotechnology no mapeamento do genoma da espécie. Esses avanços abriram caminho para o estudo mais detalhado da tolerância do paspalum à beira-mar.

Análises de seus genes e expressão gênica revelaram posteriormente que a grama responde à falta de nutrientes quase dobrando sua produção de uma molécula açucarada chamada trealose. Embora o milho e o sorgo produzam naturalmente parte dessa molécula, a equipe não viu nenhuma mudança em sua produção entre as duas culturas carentes de nutrientes.

Embora a descoberta sugerisse que a trealose estava desempenhando um papel central na resiliência da planta, Sun e a equipe pressionaram por evidências que pudessem atender a um ônus maior de prova. "E se", pensaram eles, "pudéssemos aumentar a trealose no milho e observar os resultados?" Mas a aplicação de trealose diretamente na cultura se mostrou ineficaz.

"Então eu pensei sobre isso da maneira oposta", disse Sun, que agora trabalha como bioinformática na Mayo Clinic. "Se eu não posso fornecer trealose para as plantas, e se eu parar sua degradação nessas plantas?"

Ele se voltou para um antibiótico que pode inibir a enzima responsável pela degradação da trealose. O plano funcionou: restringir a enzima aumentou os níveis de trealose no milho. Em poucos dias, ele notou que a plantação crescia mais, independentemente de ser carente de nutrientes. Os resultados foram tão surpreendentes para Sun que ele logo repetiu o experimento várias vezes. Cada vez, o milho respondeu da mesma maneira.

Mas a equipe tinha motivos para suspeitar que a tolerância também dependia da autofagia – o que Schnable chamou de “um programa de reciclagem” em células vegetais que desmonta proteínas velhas ou danificadas e depois as remonta em outras novas e funcionais. Eventualmente, os pesquisadores desenvolveram um mutante de milho que não tinha a capacidade de iniciar o estágio final dessa reciclagem. Mesmo com um excesso de trealose, o mutante falhou em prosperar quando privado de nitrogênio ou fósforo, marcando a autofagia como uma faceta igualmente essencial da resiliência.

"Ainda há outras coisas a fazer", disse Sun, antes que a equipe resolva o quadro completo da tolerância de classe mundial de paspalum à beira-mar. Ele considera apenas uma questão de tempo até que os pesquisadores identifiquem os genes que codificam a trealose mais elevada .

“E se você pudesse (introduzir) essa região genômica em outras variedades de milho de elite – digamos, algum milho que tem alto rendimento, mas é realmente sensível ao estresse nutricional – talvez agora você obtenha alto rendimento e alta resiliência”, disse ele.

Por enquanto, Sun disse que está feliz em aproveitar a conquista da equipe. Ao verdadeiro estilo da Copa do Mundo, saber que o estudo da seleção havia sido aceito para publicação rendeu algumas lágrimas, alguns abraços. E porque não? As eliminatórias para a Copa do Mundo de 2022 podem ter começado em 2019, mas a equipe de pesquisa havia embarcado no projeto um ano antes.

"Esta foi uma longa, longa jornada", disse Sun. "Honestamente, também aumentou minha resiliência."