Beterraba sacarina (Beta vulgar) contribuem com 14-20% da sacarose bruta produzida em todo o mundo, enquanto o restante da produção de açúcar vem principalmente de Canas de Açucar. Enquanto a cana-de-açúcar é a “cultura mais sedenta” do mundo, a beterraba requer cerca de cinco vezes menos água que a cana-de-açúcar. A beterraba foi domesticada a partir de seu parente selvagem, beta marítimo por volta de 8,500 aC para usos medicinais, ornamentais, forrageiros e em 1804, por suas propriedades de teor de açúcar.

Os pararetrovírus endógenos (EPRVs) têm sido chamados de “viajantes de duas caras no genoma vegetal”. Eles são vírus de DNA de fita dupla que não requerem integração no genoma do hospedeiro para multiplicação. Em comparação, a maioria dos vírus de plantas tem genomas de RNA de fita simples (muito parecido com SARS-CoV-2). Os EPRVs vegetais pertencem à família Caulimoviridae que pode ter surgido durante a era Devoniana (320 MYA) e contém vários vírus comuns (p. Quase todas as plantas vasculares e táxons mais primitivos (clubmosses, fetos e gimnospermas) genoma contém fragmentos deste vírus. Os EPRVs podem ser silenciosos nas plantas, levar à infecção viral ou fornecer resistência viral ao hospedeiro. Há muitas questões sobre seu funcionamento, mas os cientistas podem usar fragmentos de EPRVs em genomas de plantas como registros fósseis genômicos de sequências virais passadas e eventos de invasão.

No último estudo, Nicholas Schmidt e colegas da Technische Universität Dresden, University of Leicester e South China Botanical Gardens queriam teste o genoma da beterraba sacarina para EPRVs enterrados, desmontados e inativados.

Schmidt e seus colegas primeiro precisavam identificar EPRVs específicos da beterraba (beetEPRVs) e estimar o quanto eles contribuem para o genoma da beterraba. Eles compilaram 16 sequências de EPRV publicamente disponíveis de oito gêneros pertencentes a Caulimoviridae com foco em duas regiões genômicas (proteína de movimento e transcriptase reversa) e as pesquisaram em um conjunto de genoma de beterraba recém-construído.

Em segundo lugar, os pesquisadores investigaram se os BEETEPRVs são transcritos em outro banco de dados disponível publicamente e procuraram um potencial silenciamento de genes epigenéticos pelo hospedeiro.

Em terceiro lugar, uma beterraba açucareira e outras sete espécies de plantas estreitamente relacionadas (por exemplo, B. marítima, espinafre e quinoa) foram cultivadas em estufas para análises posteriores. Os pesquisadores procuraram um grupo de EPRVs de beterraba no DNA das oito plantas e, em seguida, hibridizaram sondas específicas de EPRV de beterraba para os 18 cromossomos da beterraba e visualizaram com microscopia fluorescente.

Schmidt e seus colegas descobriram que os EPRVs de beterraba compõem aproximadamente 0.3% do B. vulgar genoma baseado nas duas regiões genômicas. A análise filogenética de 119 beterrabas EPRVs identificou três grupos genéticos distintos (beetaPRV1, beterrabaPRV2 e beterrabaPRV3). Embora os grupos diferissem em sua estrutura, todos pertenciam a florendovírus.

O grupo beterrabaEPRV3 foi encontrado em todos B. vulgar genomas e relacionados beta espécies, mas não em outras espécies estreitamente relacionadas (quinoa, espinafre).

“[T]o conjunto, isso pode apontar para uma integração inicial do BEETEPRV3 no genoma da beterraba após a divisão das seções Corollinae/Nanae da beta Aproximadamente. 13.4 a 7.2 milhões de anos atrás e antes da especiação dentro da seção beta”, escrevem Schmidt e colegas.

Pode parecer intrigante como a planta impede que o vírus cause doenças no hospedeiro. Um estudo experimental mais detalhado revelou que a beterraba usa alguns métodos. A equipe descobriu que pequenos RNAs estão envolvidos no silenciamento epigenético dos EPRVs de beterraba pelas plantas hospedeiras.

“[O] hospedeiro da beterraba sacarina emprega três estratégias para desativar as cópias do EPRV da beterraba”, escrevem os autores, “prevenindo assim a reinfecção: soterramento heterocromático, silenciamento epigenético e desmontagem estrutural. Como resultado, os EPRVs na beterraba fornecem um exemplo para a completa assimilação e inativação de um vírus vegetal no genoma do hospedeiro”.

Este estudo conta a complicada história de como uma cultura cultivada está “gerenciando” fragmentos de vírus ancestrais dentro de seu genoma hoje, usando dados disponíveis publicamente e experimentos de laboratório. O manuscrito é dedicado a Prof Thomas Schmidt, que faleceu em 2019.

“A identificação de EPRVs de beterraba está na mente de Thomas, seu grupo e seus colaboradores há muito tempo, datando de 20 anos. Várias pessoas nos ajudaram a chegar a este ponto e agradecemos a elas por seu trabalho inicial”, escrevem Schmidt e seus colegas nos agradecimentos.

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