Aproximadamente um terço da terra arável do mundo está sujeito à escassez de água e, com a mudança climática expandindo essa área, os agricultores precisam de mais colheitas adaptadas à seca. Mandour e seus colegas levaram os agricultores um passo mais perto de favas resistentes à seca, identificação de marcadores genéticos associados à eficiência do uso da água em experimentos publicados em Annals of Botany.
O feijão Faba é uma leguminosa altamente adaptável, produtiva e nutritiva, com uma longa tradição de cultivo no velho mundo. Dois fava variedades conhecidas por terem eficiência de uso de água relativamente alta foram usadas para criar uma população de linhagens endogâmicas recombinantes (RILs). RILs são plantas geneticamente muito semelhantes desenvolvidas pelo cruzamento de dois pais endogâmicos e, em seguida, autofertilizando a progênie ao longo de gerações sucessivas para criar linhagens geneticamente distintas em um fundo genético semelhante. Esse esquema de reprodução resulta em plantas intimamente relacionadas que podem ser exploradas experimentalmente para identificar genes que contribuem para características genéticas complexas.
Nesse caso, os botânicos identificaram genes associados à taxa de transpiração da água. A transpiração é a quantidade de água absorvida pelas raízes de uma planta que depois evapora de suas folhas. As plantas regulam a transpiração abrindo e fechando poros microscópicos chamados estômatos que estão na superfície da folha. A água perdida das folhas deve ser constantemente substituída pela água do solo, levando ao interesse em melhorar as taxas de transpiração como parte dos programas de reprodução de resistência à seca.
Usando a estratégia RIL, Mandour e colegas identificaram genes associados à transpiração que podem ser úteis para conservação de água. A transpiração da planta foi medida em seis níveis de umidade decrescentes sequenciais, alterando a proporção de ar seco para úmido dentro de uma câmara de troca de gás da planta inteira. O DNA foi então isolado dos 165 RILs e suas linhagens parentais, e os dados genotípicos foram gerados usando uma matriz de DNA. Um mapa de ligação, que liga estatisticamente uma característica, como a resposta à transpiração, a um gene ou marcador genético, foi criado para identificar loci de características quantitativas (QTLs). QTLs são regiões genômicas estatisticamente associadas a um fator físico (ou seja, altura) ou fisiológico (ou seja, tolerância à seca) resposta. Eles são identificados medindo uma característica como a taxa de transpiração e, em seguida, identificando estatisticamente uma região genética comum entre os RILs que apresentam essa característica.
Treze QTLs associados à taxa de transpiração foram identificados. Os QTLs mapeados nos cromossomos 1, 3 e 5, e a maioria dos QTLs estão em ou perto de genes conhecidos por regular as respostas das plantas ao estresse abiótico. Ainda melhor, com o recém-publicado genoma da fava, esses genes de interesse podem ser rapidamente estudados por sua contribuição para a taxa de transpiração e podem ser usados como parte de um programa de melhoramento assistido por marcadores. Em última análise, a identificação desses genes pode levar a variedades de fava que regulam de forma mais eficiente sua taxa de transpiração em condições áridas. Se as plantas puderem ser mais eficientes com o abastecimento de água, elas estarão melhor equipadas para enfrentar as condições de seca.
LEIA O ARTIGO
Hend Mandour, Hamid Khazaei, Frederick L Stoddard, Ian C Dodd, Identificação de determinantes fisiológicos e genéticos da resposta da transpiração da fava à demanda evaporativa, Annals of Botany, Volume 131, Edição 3, 16 de fevereiro de 2023, Páginas 533–544, https://doi.org/10.1093/aob/mcad006.
