Genômica torna plantas mais resistentes
26 Nov 2014
A identificação de genes responsáveis por processos importantes da biologia das plantas tem ajudado no desenvolvimento de colheitas mais resistentes a pragas e a doenças e adaptadas às demandas globais por alimento e energia. Alguns desses avanços liderados por pesquisadores brasileiros e norte-americanos foram apresentados durante a programação da FAPESP Week California em Davis, no dia 20 de novembro.
Paulo Mazzafera, professor do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (IB-Unicamp), apresentou pesquisas para o controle da biossíntese da lignina na cana-de-açúcar que podem resultar em uma planta geneticamente modificada mais adequada à produção do etanol a partir do bagaço da cana.
A lignina, macromolécula que confere à estrutura das plantas terrestres rigidez, resistência e impermeabilidade, protege a cana, mas também dificulta o uso do bagaço para produzir etanol, pois impede as reações químicas que liberam os açúcares da parede celular para a fermentação.
As pesquisas conduzidas por Mazzafera e seu grupo buscam identificar genes para produzir uma cana geneticamente modificada com baixa ou alta concentração de lignina, de acordo com os objetivos da produção.
“Isso permitirá diminuir a concentração de lignina ou alterar suas características para facilitar o processo de fermentação. Ou, ainda, aumentá-la para que possa ser usada como ‘cana-energia’, uma vez que a queima de biomassa pode ser usada na geração de eletricidade”, explicou Mazzafera, membro da coordenação da área de Agronomia e Veterinária da FAPESP.
Foram identificados cinco genes relacionados à concentração de lignina na cana no âmbito do Projeto Temático Control of lignin biosynthesis in sugar cane: many gaps still to be filled.
“Esses genes estão ligados à quantidade e ao tipo de componentes da lignina, que é o foco das pesquisas. Alguns deles atuam no direcionamento da biossíntese de um dos compostos que formam a lignina – o siringil, por exemplo –, enquanto outros, os de fatores de transcrição, controlam outros genes. A modificação desses genes terá o objetivo de alterar a proporção de siringil da lignina e controlar as reações químicas que dão origem ao polímero”, explicou Mazzafera.
Foram feitos ensaios de campo em seis locais diferentes, nos estados de São Paulo e Goiás, nos quais foi constatado que dois desses genes podem ser expressos para alterar a composição da lignina.
“A lignina ficaria quimicamente mais fácil de ser retirada, consequentemente rendendo mais celulose e facilitando seu uso para a produção de etanol”, disse Mazzafera.
Atualmente, estão sendo feitos experimentos para superexpressar esses genes em arroz, utilizado como planta teste, e na própria cana. As pesquisas são realizadas por Paula Macedo Nobile e Michael dos Santos Brito, sob a coordenação de Silvana Creste, do Instituto Agronômico (IAC), em Campinas, com apoio da FAPESP.
Sequenciamento do genoma do amendoim
Para Richard Michelmore, do Genome Center da University of California, Davis (UCD), as pesquisas desenvolvidas no Brasil para o melhoramento da cana-de-açúcar integram um contexto global de transformações.
“Vivemos uma época de importantes mudanças nos paradigmas da Biologia com o uso da informação genômica para benefícios médicos e agrícolas, e o Brasil tem dado grandes contribuições especialmente em biomassa e etanol”, disse Michelmore à Agência FAPESP.
Michelmore apresentou tecnologias utilizadas pelo Genome Center e suas aplicações em pesquisas com diversas plantas. Entre os trabalhos mais recentes, o pesquisador destacou a participação desse centro na International Peanut Genome Initiative, consórcio que envolveu pesquisadores dos Estados Unidos, do Brasil, da China, da Índia e de Israel no sequenciamento do genoma de amendoim, caracterizando a variação genética e fenotípica de amendoins cultivados e selvagens para desenvolver ferramentas genômicas de melhoramento da planta.
Em abril deste ano, todos os dados do sequenciamento foram disponibilizados para a comunidade científica internacional na internet, em peanutbase.org/genomes.
“Os resultados estão sendo compartilhados com pesquisadores de todo o mundo para que possam contribuir com o desenvolvimento de plantas mais produtivas e variedades mais resilientes de amendoim, entre outros avanços”, disse Michelmore.
O amendoim cultivado atualmente é tetraploide – tem quatro conjuntos de cromossomos, resultado do cruzamento de duas espécies selvagens diferentes ocorrido há mais de 4 mil anos. Assim, a espécie carrega dois genomas separados.
Os pesquisadores do consórcio sequenciaram o DNA dos dois antepassados no laboratório de Michelmore na UCD. “Agora, com os mapas do genoma gerados, geneticistas poderão procurar por alterações genéticas envolvidas na domesticação da espécie e introduzir características do amendoim selvagem que podem melhorar as culturas, como resistência a doenças e tolerância à seca”, disse.
Michelmore apresentou também resultados do uso de tecnologias de sequenciamento de última geração no acesso a informações do genoma do Puccinia striiformis, fungo que causa a ferrugem linear no trigo. A doença é caracterizada pelo surgimento de listras de ferrugem nas folhas das plantas e chega a acarretar perdas de até 40% na produção.
“O sequenciamento foi feito em nossos laboratórios, no DNA Technologies Service, e o uso da tecnologia Next Generation Sequencing (NGS) aumentou significativamente a velocidade do processo e sua eficiência, representando grande redução de custos em comparação com tecnologias de sequenciamento tradicionais”, contou.
Os resultados do sequenciamento estão disponíveis no GenBank, banco de dados de todas as sequências de DNA publicamente disponíveis, administrado pelos National Institutes of Health dos Estados Unidos.
A FAPESP Week California foi realizada em dois campi da University of California: Berkeley, nos dias 17 e 18; e Davis, nos dias 20 e 21. O evento contou com apoio do Brazil Institute do Woodrow Wilson International Center for Scholars, em Washington.
Fonte: Agência Fapesp