Wolfgang Busch, PhD

O Problema

Embora as flores e os brotos sejam as características mais visíveis das plantas, o que está abaixo da superfície é igualmente importante: as raízes. As raízes das plantas são fundamentais para a obtenção de água e nutrientes do solo. Eles também desempenham um papel importante no ciclo global do carbono, transferindo da atmosfera para o solo o carbono que foi fixado pela fotossíntese das plantas. Apesar da sua elevada relevância para a ecologia, a agricultura, a segurança alimentar e o ciclo do carbono, existem muitas questões em aberto no que diz respeito aos sistemas radiculares. Por exemplo, por que alguns sistemas radiculares são superficiais e outros profundos? Como as plantas processam informações ambientais? Como as raízes podem trabalhar com micróbios benéficos e ao mesmo tempo afastar micróbios nocivos? Uma melhor compreensão das raízes das plantas poderia ajudar a desenvolver fontes de alimentos mais resilientes – um problema cada vez mais urgente face às mudanças climáticas do planeta e ao aumento da população – e ajudar a desenvolver sistemas radiculares que podem ser utilizados em grande escala para armazenar dióxido de carbono (CO).₂) que foi capturado da atmosfera pelo tecido vegetal acima do solo.

A abordagem

A planta com flor Arabidopsis thaliana é uma erva daninha de fácil cultivo, popular para pesquisas em biologia vegetal. Diferentes linhagens, todas com genomas muito semelhantes, crescem em todo o mundo, tornando a planta especialmente útil para estudar quais genes e variantes genéticas fazem as plantas responderem a diferentes ambientes e as ajudam a sobreviver. Wolfgang Busch utiliza uma abordagem de genética de sistemas, combinando técnicas da genética, genômica e outras áreas da ciência para entender como o crescimento das raízes em determinados ambientes é determinado pelos genes de uma planta. Estudos de associação em todo o genoma correlacionam a variação genética com características físicas, como ter raízes longas ou curtas. Mas, para serem significativos, os estudos precisam medir a característica física de interesse em quantidades significativas. Como é difícil medir raízes com precisão e em grandes números, Busch empregou diversas tecnologias de ponta e métodos computacionais para avaliar raízes. Usando essas abordagens, Busch conseguiu descobrir vários genes e suas variantes genéticas que determinam como as raízes crescem e respondem ao ambiente. Estudos como esses continuam a informar como as raízes podem ser otimizadas para ambientes ou funções distintos. O laboratório também expandiu recentemente seu trabalho para algumas das espécies de culturas mais relevantes globalmente, com o objetivo de identificar mecanismos conservados entre espécies que podem ser projetados para criar variedades de culturas mais resilientes.

Como diretor executivo da Salk's Iniciativa de Aproveitamento de PlantasBusch visa ajudar as plantas a desenvolver sistemas radiculares maiores e mais robustos, capazes de absorver maiores quantidades de carbono, enterrando-o no solo na forma de suberina, uma substância natural rica em carbono. A equipe utilizará técnicas genéticas e genômicas de ponta para desenvolver as Plantas Ideais Salk™️, que removem o excesso de carbono atmosférico e são mais robustas diante do estresse ambiental.