Dentre as inúmeras aplicações da biotecnologia, o estudo genético de plantas particularmente, é a que eu considero mais incrível. Ao utilizarmos o óleo de soja no preparo de alimentos, ou ao comer um delicioso bolo de milho, por exemplo, nem imaginamos o processo pelo qual esses cultivos passaram ao longo dos anos para serem tão produtivos. Esse processo, denominado seleção e transgenia, é feito por melhoristas. Hoje aprenderemos um pouco sobre como ele funciona.
Basicamente, o mapeamento genético de plantas pode ser realizado por várias ferramentas.Todas elas levam ao mapeamento comparativo entre genomas, a fim de identificar genes de interesse agrícolas.
Exemplo de mapeamento genético do sorgo
Como exemplo podemos utilizar a pesquisa que desenvolvi durante a graduação, com a planta de sorgo, para ilustrar este processo. O sorgo é uma espécie de grande importância agronômica, que tem se destacado como matéria prima para a produção de bicombustíveis (sorgo sacarino) e para a geração de energia (sorgo biomassa). Em programas de melhoramento, características como a porcentagem de matéria seca e/ou o teor de umidade da biomassa devem ser consideradas para o desenvolvimento de cultivares de sorgo com maior potencial energético. Assim, para o sorgo sacarino, as plantas devem apresentar o fenótipo com maior teor de água no colmo e maior extração de caldo com açúcares fermentescíveis, enquanto que para o sorgo biomassa, utilizados para as tecnologias de etanol de segunda geração e cogeração de energia, são promissores aqueles fenótipos com menor teor de umidade, devido à redução nos custos de transporte.
Inicialmente, para montar a população de plantas que será mapeada é necessário escolher duas plantas genitoras (aquelas que serão os “pais”) que sejam fenotipicamente contrastantes (possuem características físicas diferentes) para a característica de interesse. O objetivo da minha pesquisa, foi identificar genes associados à cor de nervura e teor de umidade em plantas de sorgo. Por isso, dois indivíduos foram escolhidos (duas “plantas” diferentes da mesma espécie), um deles possuía cor de nervura branca e pouca umidade e a outra cor de nervura verde e alto teor de umidade. O polimorfismo é essa variação fenotípica que pode ser separada em classes distintas e bem definidas, dessa forma, foi possível garantir o máximo de polimorfismo para produzir gerações em que os “locos” (locais) estivessem em desequilíbrio de ligação.
Essas características são denominadas poligênicas (condicionadas por vários genes) e os locos que as controlam são chamados de QTL’s (Quantitative trait loci), ou em português significam locais de características quantitativas.
Após cruzar as duas plantas, eu obtive várias “plantas-filhas” chamadas de RILs (Recombinant Inbred Lines) ou “linhagens endogâmicas recombinantes”. Depois da obtenção dos RILs, foi necessário fazer o seu sequenciamento. Para isso foi utilizada técnica de biotecnologia chamada GBS (Genotyping-by-Sequencing) e, com base nestas informações, localizar os QTL’s de interesse. Foram identificados dois QTLs no cromossomo 6, sendo um para porcentagem de matéria seca e outro para cor de nervura, localizados a 51,80 Mpb (Mega pares de base) e 50,64 Mpb, respectivamente. Essa informação foi muito útil para os melhoristas que trabalham com sorgo, pois com essa informação eles podem selecionar geneticamente cultivares segundo o interesse comercial. Através desta pesquisa, obtive o prêmio Jovem Melhorista no ano de 2015 (leia notícia na Revista Grão em Grão, e no Agrolink).
A vantagem desse tipo de seleção de melhoramento no sorgo é que ele pode ser melhorado geneticamente mais rápido do que a cana-de-açúcar, por exemplo. Isso acontece porque o sorgo é diploide (possui dois conjuntos de cromossomos, assim como nos humanos) e a cana é tetraploide (quatro conjuntos de cromossomos), por isso as ferramentas de melhoria são mais limitadas. Em setembro de 2019, foi lançada uma nova ferramenta de mapeamento para plantas poliploides, que já está sendo testada em várias culturas.
Embora as técnicas de biotecnologia tenham avançado significativamente no melhoramento genético, ainda existem desafios no mapeamento por intervalo múltiplo (mais de um QTL) para considerar parâmetros de epistasia (situação na qual a expressão de um gene depende da ação de outro gene que não um de seus alelos).
Esse assunto pode parecer um pouco complexo se você não for um estudante da área, mas esperamos ter esclarecido os principais conceitos. Se interessou pelo assunto? Gostaria de entender mais sobre o uso da biotecnologia no melhoramento de plantas? Não se esqueça de curtir e compartilhar o texto nas redes sociais e deixar comentários com dúvidas e sugestões de temas de textos.
