A cana-de-açúcar despertou o interesse do grupo devido a algumas características peculiares. Um deles seriam os eventos de duplicação do genoma.
Pesquisa realizada na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) identificou “genes órfãos” – exclusivos de um determinado grupo de organismos – em uma espécie de cana-de-açúcar, a Saccharum spontaneumconhecida por sua tolerância a estresses bióticos, como ataque de pragas e doenças causadas por insetos, nematóides, fungos e bactérias, e estresses abióticos, como tolerância ao frio, déficit hídrico, alta salinidade e deficiência nutricional do solo.
O artigo, Publicados no Fronteiras na ciência das plantas em 30 de junho, assumiu que alguns desses genes nessa espécie poderiam desempenhar um papel significativo diante do estresse.
Todo ser vivo possui genes muito semelhantes aos presentes nos genomas de outros organismos. As plantas, por exemplo, compartilham semelhanças em genes envolvidos no processo de fotossíntese. Por outro lado, um organismo também possui genes que não são semelhantes aos encontrados em outras espécies. É o caso das aves, que possuem alguns genes sem nível de similaridade com nenhum outro encontrado no genoma dos mamíferos. Pesquisas recentes mostraram que mesmo organismos de espécies muito próximas (do mesmo gênero) podem ter genes que não são compartilhados.
A cana-de-açúcar despertou o interesse do grupo devido a algumas características peculiares. Um seria os eventos de duplicação do genoma que ocorreram no passado e que resultaram em múltiplas cópias do mesmo gene. Há evidências científicas de que genes órfãos podem surgir da cópia de um gene preexistente. A cópia, com o tempo, tem sua sequência modificada em função de mutações a ponto de quase não ter nenhuma semelhança com o gene que a originou.
Também seria possível que genes órfãos, também chamados taxonomicamente restritos (tgenes axononomicamente restritos), surgiram da reorganização de regiões do genoma que não codificam genes, fenômeno muito comum em organismos com genomas complexos, como a cana-de-açúcar.
“No artigo, identificamos genes no genoma da cana-de-açúcar que não têm semelhança com nenhum encontrado em outros organismos. Acreditamos que eles podem ser responsáveis por características específicas da espécie ou padrões fisiológicos”, diz ele. Cláudio Benício Cardoso-Silvaque desenvolveu o projeto durante seu pós-doutorado no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da Unicamp, com apoio da FAPESP.
“Um fato relevante verificado é que alguns aumentaram ou diminuíram seus níveis de expressão em plantas de cana-de-açúcar em resposta a diferentes tipos de estresses abióticos, principalmente o frio”, explica Cardoso-Silva. “Pode ser um indício de que estão sendo regulamentadas em função desses estresses”, acrescenta o cientista, que, em seu trabalho, foi orientado por Anete Pereira de Souza, professora do Departamento de Biologia Vegetal do Instituto de Biologia na Unicamp.
Com os resultados relatados no artigo, ainda não é possível afirmar que os genes órfãos identificados tornam a planta mais tolerante ao estresse. “Mas o fato de estarem sendo regulados em condições estressantes alerta para a possibilidade de ter um papel importante nesses processos”, diz o pesquisador.
O próximo passo será verificar como esses genes se comportam em termos de expressão em experimentos com plantas submetidas a diversos estresses e compará-los com plantas não submetidas a estresses. Com a confirmação dos melhores genes candidatos, abre-se a possibilidade de aplicação biotecnológica, com sua inserção em plantas de interesse comercial. Isso possibilitaria, no futuro, desenvolver variedades de cana-de-açúcar mais tolerantes a diferentes tipos de pressões ambientais.
“Colocamos em destaque essa possibilidade para quem quiser recuperar os dados do artigo e continuar a pesquisa, ou quem trabalha com transformação ou edição de genes, que é outra área de pesquisa, de escolher um ou dois genes como candidatos e fazer as validações”, diz Cardoso-Silva, que continua trabalhando com genômica na Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF). “Minha pesquisa atual se concentra em um contexto evolutivo, o estudo da expansão das famílias de genes.”
O pesquisador passou um ano na University of British Columbia, em Vancouver, no Canadá, com bolsa da FAPESP. “Hoje temos CRISPR [técnica para a edição genética]e este trabalho oferece aos que trabalham com biotecnologia a seleção de genes específicos para tolerância ao déficit hídrico, alta salinidade, frio ou calor excessivos em um momento em que se busca maior resiliência das plantas cultivadas, com menos insumos”, comenta Souza.
O artigo Genes taxonomicamente restritos estão associados a respostas a estresses bióticos e abióticos em cana-de-açúcar (Saccharum spp.) pode ser lido em https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.923069/full.
Fonte: Agência FAPESP
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