O milho é amplamente cultivado por sua grande variedade de usos, como son el consumo humano, el aprovechamiento para combustível y alimentar ganado. Desenmarañar a incrível diversidade de milho tem fascinado os genetistas durante décadas e tem permitido melhorar um dos principais cultivos que alimenta o mundo. Agora, um grupo de pesquisadores adicionou um novo capítulo à enciclopédia genética deste indispensável cereal. Seu trabalho permitirá melhorar a capacidade de regeneração de plantas transformadas, o que atualmente representa um cuello de botella no avanço da biotecnologia de cultivos.
Os científicos recorrem à transformação de plantas, à inserção de ADN de outros organismos no genoma de uma planta, para estudar um gen em particular ou para fazer cultivos mais úteis para os seres humanos. Tomemos como exemplo as doenças. Os científicos e os agricultores podem estar interessados em ter milho resistente ao tizón foliar. Para isso, poderíamos introduzir instruções genéticas que permitissem à planta resistir à doença junto com genes de Agrobacterium tumefaciens, uma bactéria que atua como engenhosa ao integrar as instruções genéticas do genoma do milho. Esta planta resistente agora está transformada. Mas, como posso os científicos garantir que o câmbio genético seja transmitido às novas plantas da maneira mais rápida e rentável?
Os biólogos utilizam o cultivo de tejidos para clonar a planta que contém os câmbios genéticos por meio de um processo llamado regeneração. A regeneração é difícil de lograr na maioria das linhagens de milho e quase impossível em todos os demais cultivos.
Aqui é onde entra uma linha de milho de baixo rendimento conhecida como A188. El mes pasado, un grupo de investigadores publicado en O jornal da colheita um novo genoma de referência para A188 que contém em suas faixas de genoma que poderiam ajudar a melhorar a regeneração das plantas em outras variedades de milho.
A188 é como el patito feo del maíz: Tiene rasgos agronómicos que lo vuelven poco útil porque la planta és más baja, florece antes y tiene un rendimiento menor em comparação com outras variedades. Então, se o A188 não entrar no campo como outras variedades mais produtivas, por que seria valioso anotar seu genoma? São exatamente estas diferenças dramáticas las que fazem que o estudio A188 seja valioso.
“[E]l genoma A188 pode agregar informações sobre o tempo de floração, o que é importante para a produtividade do milho e a qualidade da semilla”, diz Jiahn-Chou Guan, investigador de milho da Universidade da Flórida. “Además, el análisis comparativo de las secuencias del genoma puede darnos nueva información sobre el control de la arquitectura de la planta debido a su baja estatura”.
Também é de surpreender que A188 seja muito melhor em sua capacidade de regeneração, ou em sua habilidade de crescer a partir de células mães. Os científicos encontrados em que A188 tem um 91% de possibilidade de regenerar plantas utilizando cultivo de tejidos em comparação com outras variedades de investigação populares: 1.67% em W22, 6.94% em Mo17 e 0% em B73. Não se sabe por que o como certos genótipos são mais ou menos eficientes para se regenerar a partir do cultivo de tejidos, mas acredita-se que a análise do genoma A188 será útil para melhorar a capacidade de regeneração em outras linhagens de milho.
Outro aspecto inovador desta investigação radical na metodologia. A maioria das técnicas de sequenciamento de ADN produzia palestras ou enunciados curtos e precisos, enquanto outros métodos produziam palestras longas, mas propensa a erros. No entanto, o grupo de pesquisadores do Instituto de Investigación del Maíz da Universidad Agrícola de Sichuan de China y Berry Genomics Corp. plataforma de sequenciação de uma molécula de sola de PacBio, o que permite ter o melhor de ambos os mundos ao produzir palestras longas e altamente precisas. Este novo método aumenta a resolução e a precisão na comparação com os genomas de milho descritos anteriormente. Depois de examinar o genoma, os pesquisadores compararam lado a lado os cromossomos de A188 com B73, Mo17 e W22, e encontraram que cerca de 30% dos genes A188 tinham grandes variações estruturais ou mudanças na estrutura de seus genes. Estas mudanças poderiam ser possíveis causas genéticas que permitissem explicar as diferenças físicas de A188 e por isso é muito melhor em sua capacidade de regeneração que outras variedades de milho.
Os pesquisadores se concentraram em analisar 10 genes candidatos que poderiam estar atrás da alta capacidade de regeneração de A188. Esses genes são candidatos a recursos genéticos valiosos para melhorar a transformação e regeneração genética do milho.
Curiosamente, a maioria das mães transgênicas tem uma parte de seu ADN procedente de A188, já que a linha de milho mais popular usada para a transformação e regeneração de outras linhas de milho, conhecida como Hi-II, descende de uma cruz com A188 .
“Incluso después de múltiples retrocruces, los transgénicos y CRISPR portarán parte del genoma A188. ¡Será bueno saber qué hay allí!” diz Karen E. Koch, investigadora de milho da Universidade da Flórida. “Além disso, poderíamos ter uma melhor compreensão do comportamento do milho branco depois de conhecer mais sobre a A188. O genoma é potencialmente útil para entender seu papel na domesticação do milho e seu posterior aprimoramento genético, um processo que envolvia uma constante seleção de grãos brancos em lugar dos amarelos por diferentes culturas e por diferentes razões”.
O Projeto do Genoma Humano está agregando genomas de pessoas de todo o mundo para construir um pangenoma de referência que seja mais representativo da diversidade genética humana para que seja utilizado na investigação médica. De maneira semelhante, o pangenoma do milho será mais representativo da diversidade genética do milho com a nova adição do genoma de referência A188 que ajudará a gerar novas descobertas.
ARTÍCULO DE INVESTIGAÇÃO:
Fei Ge, Jingtao Qu, Peng Liu, Lang Pan, Chaoying Zou, Guangsheng Yuan, Cong Yang, Guangtang Pan, Jianwei Huang, Langlang Ma, Yaou Shen. A montagem do genoma da linhagem de milho A188 fornece um novo genoma de referência para genômica funcional. O jornal da colheita. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.08.002.
Nadia Mourad Silva é uma estudante de doutorado da Universidade da Flórida, onde estuda a genética e a fisiologia do milho. Atualmente trabalho para entender o metabolismo do açúcar no grão de milho. Nadia busca continuar aprendendo ao longo de sua vida e disfrutar explicando conceitos complexos de maneira que todos possam entendê-los. Quando não se encontra no campo ou no laboratório, ajuda a administrar seu vivero de plantas tropicais junto com sua pareja.
Tradução para o espanhol de Lorena Villanueva Almanza
