High temperature during anthesis affects the salinity tolerance of quinoa under field conditions

Nas paisagens áridas do Médio Oriente e da Ásia Central, onde o solo é frequentemente salino e o ar é seco, os agricultores enfrentam uma escolha difícil: cultivar alimentos ou ver a terra ficar em pousio. Durante décadas, o mundo tem dependido de um punhado de culturas básicas como o trigo e o arroz para alimentar a sua população, mas estas plantas são frágeis quando o solo é salino ou o ar é demasiado quente. À medida que o clima muda e as temperaturas aumentam, a busca por uma alternativa resiliente voltou-se para uma semente humilde dos Andes: a quinoa. Esta planta não é apenas uma fonte de proteína e nutrientes; é uma sobrevivente. Ela prospera em condições adversas onde outras culturas falham, tolerando solos salinos que matariam um campo de trigo. Os cientistas sabem há muito tempo que a quinoa consegue lidar com o sal, mas têm tido dificuldade em prever exatamente quanto consegue suportar no mundo real, especialmente quando o tempo se volta contra ela. A questão já não é apenas se a quinoa pode crescer em solo salino, mas se pode sobreviver ao golpe duplo do sal e do calor extremo, uma combinação que se está a tornar cada vez mais comum nas regiões onde esta cultura é mais necessária.

Para responder a isto, investigadores no Irão decidiram testar cinco variedades diferentes de quinoa sob condições reais de campo durante dois anos consecutivos. Plantaram as sementes num solo franco-arenoso no planalto central, uma região conhecida pelo seu clima desafiante. A equipa criou um ambiente controlado onde podiam manipular a salinidade da água utilizada para a irrigação, testando níveis que iam desde água doce até água tão salgada como a do oceano. Cultivaram as plantas durante duas épocas completas, 2017 e 2018, para ver como as culturas se comportariam. O primeiro ano foi relativamente brando, mas o segundo ano trouxe uma surpresa: um período de calor intenso durante o momento mais crítico para as plantas, quando estavam a florescer e a encher as suas sementes com grãos. Esta variação natural permitiu aos cientistas comparar como as mesmas plantas reagiram ao sal num ano normal versus um ano em que o calor foi severo.

Os resultados pintaram um quadro claro dos limites da planta. No ano mais fresco de 2017, a quinoa teve um bom desempenho, produzindo uma colheita saudável mesmo em solo moderadamente salino. As plantas cresceram altas, as suas sementes eram pesadas e produziram uma quantidade significativa de grão. No entanto, a história mudou drasticamente em 2018. Quando as altas temperaturas atingiram a fase de floração, a capacidade das plantas de produzir sementes colapsou. O rendimento médio de sementes caiu de quase 400 gramas por metro quadrado no primeiro ano para menos de 76 gramas por metro quadrado no segundo. O calor não reduziu apenas a quantidade de grão; alterou as prioridades da planta. Em vez de investir energia na produção de sementes, as plantas concentraram-se em crescer folhas e caules, resultando numa grande quantidade de palha, mas muito pouco de colheita. As sementes que se formaram eram menores e mais leves, e as plantas tornaram-se muito mais sensíveis ao sal no solo.

O que os investigadores descobriram foi que o stress térmico alterou fundamentalmente a forma como a quinoa lida com o sal. No ano mais fresco, as plantas conseguiam tolerar níveis elevados de salinidade, com algumas variedades produzindo boas colheitas mesmo quando o solo era bastante salino. Mas quando o calor chegou, a dinâmica de tolerância das plantas mudou. O valor do limiar no qual o rendimento começa a declinar mostrou resultados mistos sob stress térmico; para alguns genótipos como Sadoq, o limiar aumentou, enquanto para outros como NSRCQE, diminuiu. No entanto, a inclinação do declínio do rendimento tornou-se muito mais acentuada em todos os casos; para cada unidade de sal adicionada além do limiar, o rendimento caiu muito mais depressa no ano quente do que no ano fresco. Essencialmente, embora o ponto de partida para o stress variasse conforme a variedade, o dano infligido pelo sal tornou-se muito mais severo uma vez atingido esse ponto, tornando as plantas muito mais frágeis no seu conjunto. O estudo mostrou que a sensibilidade da quinoa à salinidade aumentou significamente quando combinada com o stress térmico, particularmente durante os períodos de floração e enchimento de sementes.

O experimento também destacou que nem todas as variedades de quinoa são iguais. Algumas linhagens, como a chamada Sadoq, mostraram uma maior capacidade de produzir sementes em ambos os anos, embora mesmo esta variedade resiliente tenha sofrido uma queda massiva no rendimento durante o ano quente. Outras variedades foram menos consistentes, com algumas a desempenharem-se bem num ano e mal no seguinte. Os investigadores observaram que a capacidade das plantas de produzir sementes grandes era particularmente vulnerável ao calor, com a percentagem de sementes grandes a diminuir quase um quarto no ano quente. Esta inconsistência sugere que simplesmente plantar quinoa em regiões salinas não é uma solução garantida. O tempo de plantação e a composição genética específica da semente importam tanto quanto as condições do solo.

As conclusões oferecem uma lição sóbria para a agricultura num mundo em aquecimento. Embora a quinoa continue a ser uma cultura promissora para solos salinos, o seu sucesso não é absoluto. Não é uma solução mágica que possa ignorar o tempo. O estudo demonstra que as altas temperaturas durante a fase de floração podem interromper o processo reprodutivo da planta, fazendo com que ela aborte sementes ou produza sementes minúsculas e leves. Esta interrupção ocorre porque o calor interfere com a polinização, um processo que depende de intervalos de temperatura específicos. Quando o ar está demasiado quente, a capacidade da planta de transformar a luz solar e os nutrientes em grão é comprometida, e o sal no solo torna-se um fator muito mais danoso. Os investigadores concluíram que, para tornar a quinoa uma fonte de alimento fiável nestes ambientes rigorosos, os agricultores e os criadores devem focar-se na seleção de variedades que sejam menos sensíveis ao calor durante a floração e devem ajustar as datas de plantação para evitar as partes mais quentes da estação. Sem estes ajustes, a promessa da quinoa como uma cultura resiliente ao clima poderá permanecer por realizar nas mesmas regiões que dela mais necessitam.