Um estudo publicado no Journal of Experimental Botany revela um desafio central para a biofortificação do arroz: aumentar o teor de ferro nos grãos pode comprometer a capacidade da planta de tolerar ambientes com excesso desse metal. A pesquisa, que utilizou os laboratórios do CNPEM, conduzida por cientistas de instituições brasileiras e coordenada por pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, aponta a necessidade de equilibrar os ganhos nutricionais com a adaptação da cultura a condições adversas. 

No estudo, os pesquisadores utilizaram no CNPEM a técnica de microfluorescência de raios X para mapear onde o ferro se acumula nos tecidos do arroz (como embrião, escutelo e plúmula). Esse tipo de análise exige uma fonte de luz altamente brilhante e precisa, como a disponível no síncrotron Sirius, acelerador de partículas operado pelo CNPEM, onde a pesquisa foi conduzida por Carlos Pérez, pesquisador no grupo da Divisão de Matéria Heterogênea e Hierárquica do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron do CNPEM. 

“Na linha de luz Carnaúba, conseguimos mapear, com resolução subcelular, a distribuição de ferro e de outros elementos no embrião do arroz. Isso nos permitiu observar não apenas o aumento da concentração de ferro nos grãos, mas também identificar precisamente em quais tecidos esse nutriente estava se acumulando, uma informação essencial para avaliar estratégias de biofortificação. Esse nível de detalhamento só é possível com uma fonte de luz síncrotron e uma linha com capacidades experimentais tão avançadas”, explica Pérez. 

Imagem obtida na linha de luz Carnaúba, do Sirius, mostra a distribuição de manganês (verde), ferro (rosa/vermelho) e zinco (azul) em uma região do embrião de arroz. A imagem foi destaque na capa da Journal of Experimental Botany.  

O arroz (Oryza sativa) é base alimentar para cerca de metade da população mundial, mas possui baixos níveis de ferro, um nutriente essencial cuja deficiência afeta milhões de pessoas globalmente. No Brasil, essa falta é compensada pela cultura de consumir o arroz junto com feijão, rico em ferro, mas o mesmo não ocorre em outros países. 

Para enfrentar esse problema, pesquisadores vêm explorando estratégias de biofortificação, que buscam aumentar o teor de nutrientes nos alimentos. Neste estudo, os cientistas investigaram o papel de dois genes, OsVIT1 e OsVIT2, responsáveis pelo transporte e armazenamento de ferro nas células vegetais. 

Utilizando técnicas de modificação genética, a equipe desenvolveu plantas de arroz com ambos os genes desativados. O resultado foi um aumento significativo da concentração de ferro nos grãos, especialmente em regiões do embrião como o escutelo e a plúmula, indicando mudanças na distribuição do mineral dentro da semente.  

“Não basta aumentar a concentração de ferro no grão; é preciso garantir que ele esteja no lugar certo. No caso do arroz, queremos que o ferro chegue ao endosperma, que é a parte consumida no arroz branco. As análises com luz síncrotron foram fundamentais para mapear essa distribuição e entender como os genes estudados influenciam o armazenamento do mineral na semente”, afirmou Felipe Ricachenevsky, pesquisador da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), que realizou os experimentos no CNPEM ao lado do também pesquisador Felipe Maraschin. 

Os dados também mostraram que a absorção de ferro pelas raízes teve papel importante nesse acúmulo, enquanto o transporte a partir das folhas foi menos relevante. Apesar do ganho nutricional, as plantas modificadas apresentaram um problema crítico: maior sensibilidade ao excesso de ferro no ambiente.  

Esse resultado revela um “trade-off”, ou seja, um conflito biológico, entre dois objetivos importantes, aumentar o valor nutricional do alimento e manter a resistência da planta a condições de estresse. O fenômeno é especialmente relevante porque o arroz é frequentemente cultivado em solos alagados, onde o ferro pode se acumular em níveis tóxicos. 

O estudo demonstra que os genes OsVIT1 e OsVIT2 não apenas limitam o transporte de ferro para os grãos, mas também desempenham um papel essencial na desintoxicação do excesso de ferro nas plantas.  

Além disso, a pesquisa utilizou técnicas avançadas, como análise por fluorescência de raios X com luz síncrotron, para mapear a distribuição do ferro nos tecidos vegetais, um diferencial importante para compreender os mecanismos celulares envolvidos. 

“A colaboração entre diferentes grupos foi fundamental para o trabalho. Conseguimos combinar técnicas, equipamentos e conhecimentos complementares, incluindo as análises realizadas no Sirius. Esse tipo de infraestrutura e de articulação científica permite responder perguntas que seriam muito mais difíceis de investigar isoladamente e abre novas possibilidades para a biofortificação de arroz e de outros cereais”, afirma Ricachenevsky. 

Os pesquisadores Carlos Pérez e Felipe Ricachenevsky (em pé) analisam uma imagem utilizando o mesmo método de estudo.

 Parte da equipe de pesquisadores da UFRGS no CNPEM

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