Estudos genéticos em trigo no controle da ferrugem da folha

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Andréia Caverzan

Dra em Genética e Biologia Molecular e bolsista PNPD/CNPq

 

A segurança alimentar mundial depende basicamente de três cereais: trigo, milho e arroz. Dessa forma, a produção de grãos é de grande importância para o mundo, mas fatores ambientais e estresses bióticos, como é o caso da ferrugem da folha do trigo, têm afetado, com frequência, a produtividade e a qualidade final do produto, exigindo cada vez mais atenção da comunidade científica. 

No Brasil, pesquisas sobre a resistência genética e epidemiologia das ferrugens do trigo vêm sendo realizadas desde a criação da Embrapa Trigo, em Passo Fundo (RS), há quase 40 anos. A evolução dos conhecimentos passou a contar, na década de 1990, com estudos genéticos e biotecnológicos, objetivando principalmente a análise molecular e o mapeamento de genes envolvidos. 

Em trigo, já foram identificados mais de setenta 70 genes de resistência à ferrugem da folha
Em trigo, já foram identificados mais de setenta 70 genes de resistência à ferrugem da folha

Entre os diversos tipos de ferrugens que acometem o trigo, a mais comum no Brasil é a ferrugem da folha, causada pelo fungo Puccinia triticina Eriks. A doença caracteriza-se pelo aparecimento de pústulas com esporos de coloração alaranjada à marrom-escura na superfície das folhas, a partir da emergência até o estádio de maturação. Esta doença pode causar sérios prejuízos para a planta, com alto poder destrutivos da lavoura em curto espaço de tempo. Dessa forma, cada vez mais pesquisas concentram esforços para disponibilizar estratégias que proporcionem o manejo adequado da doença. 

O melhoramento genético é a principal ferramenta para a obtenção de aumentos na qualidade e produtividade das culturas agrícolas. Aliado a ferramentas avançadas e modernas de biologia molecular, com o  acesso à informação diretamente do DNA, o processo de busca e utilização de resistência genética durável à ferrugem da folha tem resultado na economia de tempo e recursos da pesquisa. Um campo da biologia molecular que vêm agregando significativos avanços é o da genômica funcional, que permite identificar a função de genes e proteínas presentes na planta. A exploração da informação genômica é importante para entender mais profundamenmte os mecanismos e processos biológicos envolvidos num organismo. Dentro da genômica funcional é possível utilizar diferentes estratégias para relacionar a função dos genes presentes no genoma de uma espécie, e, por exemplo, inferir se um gene está relacionado à resistência a ferrugem da folha ou àa qualidade do grão, no caso do trigo.  

Em trigo, já foram identificados mais de setenta 70 genes de resistência à ferrugem da folha, os quais são denominados Lr (do inglês Leaf rust). A identificação e caracterização de genes diferencialmente expressos em trigo em resposta à infecção por P. triticina permite obter melhores e mais duradouras estratégias de controle para a doença. Genes que tiveram sua expressão alterada quando a planta foi submetida ao patógeno P. triticina poderão servir de ferramenta para a seleção de genótipos de trigo resistentes à ferrugem da folha. Um grande número de genes relacionados à defesa tem sua expressão modulada durante a infecção planta-patógeno. Além disso, genes envolvidos em outras rotas metabólicas importantes na planta podem também estar envolvidos na defesa da planta contra ataques de patógenos, além de estresses abióticos tais como seca, encharcamento, altas e baixas temperaturas, salinidade, metais pesados, entre outros. A resistência a doenças em plantas é a maneira mais eficiente de controle no caso das ferrugens. Esta resistência depende da habilidade da planta em reconhecer o patógeno e iniciar mecanismos de defesa onde ativam complexas modificações bioquímicas e estruturais nas células, bem como o nível de expressão gênica.

 No Brasil, epidemias de ferrugem da folha do trigo têm ocorrido, frequentemente, com níveis de severidade elevados, comprometendo tanto o rendimento quanto à qualidade dos grãos, com danos acima de 50% da lavoura de trigo. Normalmente, as condições climáticas das regiões produtoras de trigo, com tempo úmido e temperaturas elevadas, favorecem o aparecimento e o desenvolvimento da doença.

A resistência à ferrugem da folha do trigo apresenta formas diferenciadas de expressão e cada tipo de resistência parece ser derivada de genes com diferentes estruturas e mecanismos de ação. A piramidização destes genes, ou seja, a acumulação de genes em uma linhagem ou cultivar e, consequentemente, dos diferentes mecanismos de resistência em um cultivar, poderá conferir a este resistência ampla e durável, almejada no melhoramento. Desta forma, para manter uma proteção efetiva contra a ferrugem da folha, a combinação de genes independente do tipo de resistência que estes conferem é, atualmente, a melhor estratégia. Estudos comprovam, em outros patossistemas que, através da compreensão da interação molecular planta-patógeno, é possível a implementação de medidas de controle eficientes. Tais resultados ressaltam a importância da busca de genes de defesa da planta e estes “genes candidatos” identificados são essenciais para a maior compreensão da resposta das células da planta ao ataque pelo patógeno.