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Hereditariedade volume 128, páginas 460–472 (2022) Cite este artigo

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Os sistemas de subsistência baseados na agricultura que já são vulneráveis ​​devido a múltiplos desafios enfrentam um risco imediato de aumento de quebras de safra devido aos caprichos do clima. Como criadores e biotecnólogos, nossa estratégia é avançar e inovar a criação de culturas à prova de intempéries. A tolerância das plantas ao estresse é uma característica geneticamente complexa. Além disso, as culturas raramente enfrentam um único tipo de estresse isoladamente, e é difícil para as plantas lidar com vários estresses simultaneamente. Uma das abordagens mais úteis para a criação de culturas resistentes ao estresse é a edição do genoma e a trans ou cisgênese. Das centenas de genes responsivos ao estresse, muitos foram usados ​​para conferir tolerância contra um fator de estresse específico, enquanto alguns foram usados ​​em combinação para a pirâmide gênica contra vários estresses. No entanto, uma abordagem melhor seria usar genes pleiotrópicos multifuncionais que permitem que as plantas se adaptem a vários estresses ambientais simultaneamente. Aqui tentamos integrar e apresentar as informações dispersas publicadas nas últimas três décadas sobre esses genes pleiotrópicos para melhoramento de culturas e remodelação de futuros sistemas de cultivo. Artigos de pesquisa validando papéis funcionais de genes em plantas transgênicas foram usados ​​para criar grupos de genes pleiotrópicos multifuncionais que poderiam ser genes candidatos para o desenvolvimento de variedades de culturas à prova de intempéries. Essas variedades de culturas biotecnológicas ajudarão a criar 'fazendas de alto valor' para atingir a meta de um aumento sustentável na produtividade global de alimentos e estabilizar os preços dos alimentos, garantindo um suprimento garantido de alimentos sem flutuações. Também poderia ajudar a criar um repositório de genes por meio da síntese artificial de genes para a “produção resiliente de alimentos de alto valor” para o século XXI.

Com os novos desafios do século XXI, a transição agrícola tornou-se imperativa para a segurança alimentar e nutricional na nova era. Atualmente, a agricultura enfrenta desafios formidáveis ​​para alimentar uma população crescente de maneira sustentável (Firbank et al. 2018). A situação tornou-se complicada e pior devido ao esgotamento de recursos, mudanças climáticas, desafios devido a pandemias como a COVID-19. Há uma necessidade imediata de explorar formas e meios para desenvolver um sistema robusto de produção de alimentos que sobreviva aos desafios da mudança climática, redução de recursos e preferências do consumidor por alimentos nutritivos. Em 2008, uma Conferência de Alto Nível sobre Segurança Alimentar Mundial foi convocada pela Organização para Agricultura e Alimentação, Fundo Internacional para o Desenvolvimento Agrícola, Programa Alimentar Mundial das Nações Unidas e Grupo Consultivo sobre Pesquisa Agrícola Internacional. Nesta conferência, 181 países adotaram uma declaração de que “é essencial abordar a questão de como aumentar a resiliência dos atuais sistemas de produção de alimentos aos desafios colocados pelas mudanças climáticas” (Husaini e Tuteja 2013). A Avaliação Nacional do Clima dos Estados Unidos, o Programa de Pesquisa de Mudanças Globais destacou que as mudanças climáticas representam vários desafios para a produção agrícola, e espera-se que o rendimento das colheitas diminua devido a temperaturas alteradas e disponibilidade de água, erosão do solo e surtos de pragas e doenças (Reidmiller et al. 2018). De acordo com o Relatório Global sobre Crises Alimentares (GRFC 2020), uma avaliação conjunta baseada em consenso de situações agudas de insegurança alimentar em todo o mundo por 16 organizações parceiras, os extremos climáticos foram os principais impulsionadores da situação aguda de insegurança alimentar para quase 34 milhões de pessoas em 25 países em 2019 em comparação com 29 milhões em 2018. Além disso, a crescente intensidade e gravidade desses eventos climáticos extremos causaram um aumento no número de pessoas que enfrentam crises alimentares em 2019 em comparação com 2018 (GRFC 2020). Esses eventos climáticos extremos geralmente são um amálgama de vários tipos de estresse e são muito complicados de lidar.