Pesquisadores desvendam código genético do trigo

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O mundo inteiro está vivenciando, nos últimos 10 anos, um momento de grande mudança nos estudos genéticos genômicos. O desenvolvimento e a redução no custo de tecnologias de sequenciamento e a de genotipagem em larga escala, associados ao surgimento de novos modelos genético-estatísticos apontam para um aumento da eficiência dos programas de melhoramento usando abordagens de melhoramento molecular, estudos de associação genômica ampla e de seleção genômica ampla.

“Aqui, o termo eficiência deve ser entendido tanto na redução do tempo necessário para lançamento de novas cultivares atendendo às constantes demandas do mercado, quanto para geração de materiais genéticos com incrementos de produtividade. Não esquecendo a necessidade do avanço e da aplicação, por parte dos produtores, de métodos de manejo recomendados, há uma grande perspectiva que essa eficiência se traduza no aumento da produção de alimentos. Dessa forma, acredito num cenário otimista para suprir a crescente demanda de trigo”, explica o pesquisador da Embrapa Trigo – Núcleo de Melhoramento e Biotecnologia, Luciano Consoli.

Pesquisador da Embrapa Trigo – Núcleo de Melhoramento e Biotecnologia, Luciano Consoli
Pesquisador da Embrapa Trigo – Núcleo de Melhoramento e Biotecnologia, Luciano Consoli

 

Se a previsão de crescimento da população mundial se confirmar, será necessário aumentar em 70% a produção de trigo até 2050. 

 

Entenda o sequenciamento do genoma do trigo

De forma geral, todo projeto de sequenciamento de genoma refere-se à obtenção, ou desvendamento, do código genético de forma organizada da espécie estudada. Em outras palavras, significa conhecer toda a sequência do DNA que compõe cada cromossomo de forma contínua, de uma extremidade até a outra.

 

É possível considerar três etapas fundamentais para a finalização do sequenciamento de um genoma:

– obtenção de um grande número de sequências de DNA representando todos os cromossomos;

– desenvolvimento de um mapa físico, onde a ordem das sequências é estabelecida para cada cromossomo;

– produção de uma sequência de referência para cada cromossomo, incluindo a anotação, ou seja, a identificação de todos os genes presentes em cada cromossomo.

 

Segundo Consoli, considerando estas etapas, o trabalho publicado na revista Science em 18 de julho último, faz referência à conclusão da primeira etapa e dos avanços realizados na segunda e terceira etapa. “Subentende-se dessa forma que o trabalho ainda não terminou. A não conclusão do trabalho está explícita no título do artigo com o uso da palavra “draft”, que pode ser traduzida como rascunho”, comenta.

 

Ainda de acordo com o pequisador, a segunda etapa está bastante avançada, com a conclusão dos trabalhos para 12 dos 21 cromossomos do trigo. Apenas o cromossomo 3B apresenta as três etapas finalizadas. Segundo a pesquisadora francesa Catherine Feuillet do INRA, responsável pelo trabalho com o cromossomo 3B e co-presidente do Consórcio Internacional, serão necessários mais três anos para a conclusão dos demais cromossomos.

 

“No entanto, devido ao tamanho e a complexidade do genoma do trigo, esse fato não tira o mérito do trabalho publicado. Ao contrário, representa uma grande conquista para a comunidade científica. Apenas o cromossomo 3B do trigo é 2 vezes maior que todo o genoma do arroz e, o genoma do trigo é 5 vezes maior que o genoma humano”, destaca o pesquisador da Embrapa.

 

Apenas o cromossomo 3B do trigo é 2 vezes maior que todo o genoma do arroz e, o genoma do trigo é 5 vezes maior que o genoma humano.

 

Além do tamanho, o trigo apresenta outros complicadores como elevada percentagem de sequências repetitivas e a natureza hexaplóide, com a presença de três genomas (A, B e D) com alta homologia. “Com essas caracterísitcas seria praticamente inviável a obtenção do genoma de referência usando ferramentas tradicionais de sequenciamento, mesmo as de nova geração. De forma inovadora, o IWGSC usou uma estratégia para a obtenção das sequências específicas para cada cromossomo”, explica. Diferente do habitual, o grupo decidiu primeiro isolar os braços curto e longo de cada cromossomo para, posteriormente, realizar a obtenção das sequências.

O Consórcio Internacional de Sequenciamento do Genoma do Trigo (IWGSC – International Wheat Genoma Sequencing Consortium) iniciou os trabalhos em 2005 e conta com mais de 1000 participantes em 57 países.

Qual o uso destas informações?

Luciano Consoli – “Uma vez estabelecida a ordenação de todo o DNA do genoma do trigo, estudos e resultados mais precisos serão possíveis para o entendimento da estrutura, organização e evolução do genoma de uma das espécies mais importantes para a alimentação humana. Até o momento já foram anotados mais de 124 mil genes no genoma do trigo. Esses resultados, mesmo que intermediários, apresentam potencial para diversas áreas como no desenvolvimento de marcadores moleculares distribuídos pelos diferentes cromossomos, servindo de base para a identificação de proteínas de interesse reveladas em estudos de proteômica, para isolamento de genes de interesse, dentre outros. Outro ponto que merece ser mencionado é que o conhecimento do genoma de uma cultivar não representa todo a variabilidade presente na espécie. No entanto, a disponibilização de um genoma de referência facilita e acelera a obtenção de genomas de outras cultivares, servindo como molde”.

 

O que isso implica na vida do produtor?

Luciano Consoli – “Apenas desvendar o genoma não traz impacto para a vida do produtor. No entanto, o uso das informações geradas em programas de melhoramento genético proporciona a aceleração do processo de desenvolvimento de cultivares. Com isso, o produtor pode ter acesso com maior rapidez a cultivares mais eficientes, tanto do ponto de vista a problemas tradicionais quanto do surgimento de novas adversidades à cultura. Gostaria de salientar que o sequenciamento por si só não altera em nada o processo de melhoramento genético. No entanto, é a utilização do conhecimento gerado e o emprego nos processos de melhoramento genético que podem resultar em benefícios para o produtor”.

 

“O sequenciamento por si só não altera em nada o processo de melhoramento genético. No entanto, é a utilização do conhecimento gerado e o emprego nos processos de melhoramento genético que podem resultar em benefícios para o produtor”.

 

O que os pesquisadores poderão fazer com estes dados?

Luciano Consoli – “As possibilidades para o desenvolvimento de pesquisas são inúmeras e, ariscaria dizer que o limite está na imaginação dos pesquisadores.  Trazendo para o lado mais aplicado, a disponibilidade de um mapa de referência facilita tanto a identificação como o isolamento de genes relacionados com características de desenvolvimento, de qualidade ou de resistência a estresses bióticos e abióticos de uma determinada cultivar de trigo. Como já citado, essas informações podem ser usadas como marcadores moleculares acelerando o processo de geração de cultivares. Outra possibilidade após o isolamento de genes de interesse está associada à manipulação desses genes, desde a alteração do nível de expressão até o isolamento e a transferência para diferentes espécies”.

 

“O limite está na imaginação dos pesquisadores”.

 

Qual a importância deste estudo para a produção de alimentos no mundo?

Luciano Consoli – “Do ponto de vista prático, é crescente o número de publicações demonstrando as vantagens no uso de informações genômicas no melhoramento para características controladas por um grande número de genes. O potencial produtivo enquadra-se nesse tipo de característica e, o uso de abordagens de genética molecular no desenvolvimento de genótipos superiores apresenta grande potencial para o aumento na produção de alimentos”.

 

O estudo do genoma do trigo, assim como de outros produtos, pode ser considerado uma revolução e apontar um novo panorama para a produção e para o campo?

Luciano Consoli – “Apenas o estudo do genoma não deve ser considerado uma revolução para a produção. A capacidade de uso das informações geradas nesse tipo de estudo, atrelada à capacidade de desenvolvimento de materiais genéticos superiores e de outros produtos biotecnológicos pelas diferentes instituições e empresas aponta para um novo panorama de produção. Já estamos vivenciando um momento com produtos disponíveis com alta tecnologia incorporada, o que demanda uma maior capacitação dos produtores. Para a concretização dessa revolução, a evolução do potencial genético tem que ser acompanhado pelo desenvolvimento e emprego de métodos de manejo adequados e recomendados”.