O milho, também conhecido como milho, é amplamente cultivado para uma variedade de usos, como consumo humano, combustível e ração. Desvendar a incrível diversidade do milho fascinou os geneticistas por décadas e ajudou a melhorar uma das principais culturas que alimentam o mundo. Agora, um grupo de cientistas acrescenta um novo capítulo à enciclopédia genética deste indispensável cereal. Seu trabalho ajudará a melhorar a regeneração de plantas transformadas, um grande gargalo no avanço da biotecnologia agrícola.
Os cientistas se voltam para a transformação de plantas, a inserção de DNA de outros organismos no genoma de uma planta, para estudar um determinado gene ou para fazer colheitas mais úteis para os humanos. Veja as doenças, por exemplo. Cientistas e produtores podem estar interessados em ter milho resistente à ferrugem. Para isso, eles poderiam introduzir instruções genéticas para resistir à doença junto com genes de Agrobacterium tumefaciens, uma espécie de engenheiro que integra as instruções genéticas ao genoma do milho. Esta planta resistente agora está transformada. Mas como os cientistas podem garantir que a mudança genética seja transmitida para novas plantas da maneira mais econômica e econômica?
Os biólogos usam a cultura de tecidos para regenerar um clone da mesma planta contendo as alterações genéticas em um processo chamado regeneração. A regeneração é difícil de conseguir na maioria das linhagens de milho e quase impossível na maioria das outras culturas.
É aí que entra uma linhagem de milho de baixo rendimento conhecida como A188. No mês passado, um grupo de pesquisadores publicado in O jornal da colheita um novo genoma de referência para A188 que contém em seu genoma pistas que podem ajudar a melhorar a regeneração de plantas em outras variedades de milho.
A A188 é como o patinho feio do milho: tem características agronômicas ruins porque é muito mais baixa, floresce mais cedo e tem rendimento menor em comparação com outras variedades. Então, se A188 não tem um desempenho tão bom no campo quanto outras variedades mais produtivas, por que seria importante anotar seu genoma? São exatamente essas diferenças dramáticas que tornam o estudo do A188 valioso.
“[O] genoma A188 pode adicionar informações sobre o tempo de floração, o que é importante para a produtividade do milho e a qualidade da semente”, diz Jiahn-Chou Guan, pesquisador de milho da Universidade da Flórida. “Além disso, a análise comparativa das sequências do genoma pode nos fornecer novas informações sobre os controles da arquitetura da planta devido à sua baixa estatura”.
Outra diferença surpreendente é que o A188 é muito melhor na regeneração ou crescimento a partir de células-tronco. Os cientistas descobriram que o A188 tem 91% de chance de regenerar plantas a partir da cultura de tecidos em comparação com outras variedades de pesquisa populares: 1.67% em W22, 6.94% em Mo17 e 0% em B73. Não se sabe por que ou como certos genótipos são mais ou menos eficientes na regeneração em cultura de tecidos, 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 pesquisa reside na metodologia. A maioria das técnicas de sequenciamento de DNA produz “leituras” ou sentenças curtas altamente precisas, e outros métodos produzem leituras longas, mas são propensas a erros. No entanto, o grupo de pesquisadores do Instituto de Pesquisa do Milho da Universidade Agrícola de Sichuan, na China, e da Berry Genomics Corp., em Pequim, na China, usou A plataforma de sequenciamento de moléculas únicas da PacBio em vez disso, permitindo que eles tenham o melhor dos dois mundos em leituras longas e altamente precisas. Este novo método aumentou a resolução e a precisão em comparação com os genomas de milho lançados anteriormente. Depois que o genoma foi montado, os pesquisadores compararam lado a lado os cromossomos de A188 com B73, Mo17 e W22 e descobriram que cerca de 30% dos genes A188 apresentavam grandes variações estruturais, ou alterações na estrutura de seus genes. Essas mudanças podem ser causas genéticas potenciais que explicam as diferenças físicas do A188 e por que ele é muito melhor na regeneração do que outras variedades de milho.
Os pesquisadores reduziram sua análise a uma lista de 10 genes candidatos que podem ser responsáveis pela alta capacidade de regeneração do A188. Esses genes candidatos são recursos genéticos valiosos para melhorar a transformação e regeneração genética do milho.
Curiosamente, a maioria do milho transgênico tem parte de seu DNA proveniente do A188, já que a linhagem de milho mais popular usada para transformação e regeneração é chamada de Hi-II, que é descendente de um cruzamento com o A188.
“Mesmo após múltiplos retrocruzamentos, os transgênicos e os CRISPRs carregarão alguns do genoma A188. Vai ser bom saber o que tem lá dentro!” diz Karen E. Koch, pesquisadora de milho da Universidade da Flórida. “Além disso, nossa compreensão do comportamento do milho branco é potencialmente aprimorada por saber mais sobre o A188. O genoma é potencialmente útil para rastrear seu papel no melhoramento pós-domesticação do milho que envolveu seleções repetidas para branco vs. grãos amarelos por diferentes culturas por diferentes razões”.
O Projeto Genoma Humano está atualmente adicionando genomas de pessoas de todo o mundo para construir um pangenoma de referência que seja mais representativo da diversidade genética humana para pesquisas médicas. Da mesma forma, o pangenoma do milho será mais representativo da diversidade genética do milho com a nova adição do genoma de referência A188 e ajudará em muito mais descobertas.
ARTIGO DE PESQUISA:
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.
Nádia Mourad Silva é um Ph.D. estudante da Universidade da Flórida estudando genética e fisiologia do milho. Ela está atualmente trabalhando na compreensão do metabolismo do açúcar no kernel. Nadia se esforça para aprender ao longo da vida e gosta de explicar conceitos complicados de maneiras que qualquer pessoa possa entender. Quando ela não está no campo ou no laboratório, ela ajuda a administrar seu viveiro de plantas tropicais com seu parceiro.
Tradução para o espanhol por Lorena Villanueva Almanza
