É de amplo conhecimento, pelo menos eu acredito que seja, que as plantas realizam fotossíntese. Esse processo possibilita que os vegetais (microorganismos também) produzam compostos orgânicos a partir de CO2 e água.
Na natureza, existem 3 (C-3, C-4 e CAM) tipos de vias de fotossíntese. A mais comum, utilizada por 98% das espécies vegetais, se chama C-3. Essa via fixa o CO2 absorvido pela planta da atmosfera em um composto de 3 carbonos chamado 3-fosfoglicerato. Para que isso aconteça, o CO2 se liga a uma molécula de 5 átomos de carbono chamada ribulose 1,5 bisfosfato (RUBP), formando uma nova molécula de 6 carbonos. A enzima chamada ribulose-bisfosfato carboxilase oxygenase (mais conhecida como Rubisco) é que promove essa reação de ligação entre o CO2 e a RUBP. Porém, essa enzima não é muito eficiente. Ela também é capaz de se ligar ao oxigênio em determinadas circunstâncias. Em temperaturas acima de 20 oC a fixação de CO2 é bastante reduzida e, por manter seus estômatos (pequenas aberturas nas folhas por onde entram e saem gases), a perda de água é grande.
Já na via C-4 o primeiro composto gerado possui 4 carbonos, podendo ser o malato ou aspartato. Porém a geração desse molécula é feita por outra enzima chamada fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPCase). Esta enzima é bem mais eficiente que a Rubisco. Além disso, essa primeira reação é feita no mesófilo da folha e depois, na forma de malato ou aspartato, esse CO2 é transportado até as células da bainha do feixe, onde é separado destas moléculas utilizando a Rubisco, só que por ser em outro compartimento da folha, a Rubisco fica isolada do contato com oxigênio. Como na via C-3, após reação com a Rubisco, inicia-se o ciclo de Calvin com posterior produção de glicose (fase escura da fotossíntese).
C-4
Deste modo, pela concomitância do uso de uma enzima mais eficiente com a compartimentação, plantas que realizam a via C-4 são mais eficientes na concentração de CO2, deste modo, mais eficientes também no uso de água e nitrogênio.
Diante deste cenário, pesquisadores do Instituto Internacional de pesquisas do arroz (http://irri.org/partnerships/networks/c4-rice/all-about-c4-rice )desenvolveram o projeto Arroz C4. O arroz é um dos cereais mais consumidos no mundo e, em continentes como a Ásia, é a base da alimentação, principalmente das populações mais pobres (onde é o prato principal). Este cereal realiza a via C-3, sendo que, atualmente, 1 hectare de sua plantação consegue fornecer alimento para 27 pessoas. Pesquisas do projeto prevêem que em 2050 este mesmo hectare deverá ter que alimentar 43 pessoas. Como fazer isso? Aumentando a produtividade, é claro. Estes cientistas então estão tentando produzir arroz realizando a via C-4.
Etapas do projeto
Analisando bem a diferença entre C-3 e C-4, as plantas C-4 possuem uma etapa anterior ao ciclo de Calvin (igual em ambas), deste modo, basta prover o arroz com a maquinaria desta primeira etapa. E é justamente isto que estão fazendo. Basicamente, eles estão analisando o quando desta maquinaria estaria disponível em plantas C-3, mas em um estado inativo. Com isso, eles poderiam usar técnicas moleculares para ativar esta etapa. Graças às novas técnicas de sequenciamento, eles estão conseguindo analisar mais de 10 mil variedades de arroz das 120 mil existentes.
Acredita-se que se a pesquisa alcançar seu objetivo, a produtividade do arroz pode aumentar em 50% e a eficiência no uso da água duplicar, além de diminuir a necessidade de fertilizantes.
Acho esta iniciativa muito interessante, ainda mais devido à contribuição das plantações de arroz para as emissões globais de gases estufa (16% do total de emissões destes gases), principalmente o metano. Isto se deve ao fato das plantações deste cereal serem do tipo alagadas, o que gera condições de anaerobiose e alta carga de compostos orgânicos. Sendo que recentemente a Nasa (http://climate.nasa.gov/ ) colocou a aeração das plantações de arroz com um dos tópicos mais importantes para redução do aquecimento global.
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