Pesquisadores do Departamento de Biologia da Universidade de Oxford e da Wild Bioscience Ltd receberão o apoio de uma bolsa de £ 6,7 milhões da Agência de Pesquisa e Invenção Avançada (ARIA) para serem pioneiros em uma nova abordagem de biologia sintética que promete melhorar a produtividade da batata e do trigo.

Criada pelo Parlamento do Reino Unido em janeiro de 2023 e patrocinada pelo Departamento de Ciência, Inovação e Tecnologia, a ARIA é uma agência de financiamento de P&D criada para impulsionar avanços tecnológicos que beneficiem a todos.  O programa ARIA Synthetic Plants , liderado pela Diretora do Programa, Angie Burnett, catalisará uma nova geração de culturas importantes, mais produtivas, resilientes e sustentáveis, para ajudar a preparar nosso sistema agrícola para o futuro.

Transformação de Plastídeos Oxford para uma Economia Sustentável Melhorada (OPTIMiSE) : uma revolução na engenharia de plastídeos para a produção agrícola sustentável

O projeto OPTIMiSE é um ambicioso esforço de pesquisa que visa transformar a agricultura para enfrentar um dos desafios mais urgentes da humanidade: produzir alimentos suficientes para uma população crescente, ao mesmo tempo em que se adapta às mudanças climáticas e reduz os impactos ambientais.

O projeto combina a expertise em pesquisa dos Professores Steve Kelly e Francesco Licausi, do Departamento de Biologia, com o Professor Chris O'Callaghan, do Departamento de Medicina de Nuffield, e cientistas da indústria da Wild Bioscience Ltd. Este projeto interdisciplinar se concentrará no desenvolvimento de novas maneiras de tornar as culturas mais produtivas e resilientes ao estresse. Esses avanços são urgentemente necessários, visto que as abordagens convencionais para o melhoramento das culturas não conseguem acompanhar as pressões duplas do aumento da demanda e das mudanças climáticas.

Um dos aspectos mais interessantes deste projeto é o seu foco na parte do genoma da planta presente no cloroplasto (também chamado de plastídio), em vez do núcleo. Embora o genoma do cloroplasto seja uma parte relativamente pequena do DNA da planta, ele é vital para muitos processos importantes, como fotossíntese, tolerância ao estresse e eficiência nutricional.

O professor O'Callaghan comentou sobre a tecnologia: "Pesquisas anteriores em meu laboratório sobre montagem de DNA agora permitem gerar um genoma completo de cloroplasto in vitro. Isso nos permite construir novos genomas que incluem múltiplas variantes genéticas já existentes na natureza e que conferem propriedades benéficas."

Ao transferir o genoma do cloroplasto, projetado com precisão, para plantas como batata e trigo (ambas entre as três principais culturas consumidas globalmente), os pesquisadores esperam gerar aumentos drásticos na produtividade e na resiliência. Esse avanço pode permitir que os agricultores cultivem mais alimentos com menos recursos, mesmo em condições adversas, como seca ou calor extremo.

O professor Francesco Licausi, que usará abordagens de transformação de DNA para permitir a substituição completa do genoma do cloroplasto na batata, diz: "Esta é uma oportunidade fantástica para mostrar como o design de DNA aproveita a evolução natural das plantas para orientar o melhoramento das culturas no contexto das mudanças climáticas."

O projeto se concentrará na criação de plantas de batata aprimoradas com genomas de cloroplastos sintéticos. Essas melhorias visam atender a rigorosos padrões regulatórios, alinhando-se às definições internacionais de "organismos criados com precisão" em vez de culturas geneticamente modificadas, tornando-as mais aceitáveis para agricultores e formuladores de políticas em todo o mundo. A equipe planeja então estender essa tecnologia ao trigo, uma das culturas alimentares mais importantes do mundo. Em última análise, o projeto visa preparar o terreno para a aplicação dessas técnicas a outras culturas.

O professor Steve Kelly afirmou: "Este projeto fornecerá plantas que se alinham com diversas definições internacionais de organismos criados com precisão. O aspecto "designer" dessas culturas explora o enorme potencial genético do amplo pool genético das culturas. Isso significa que as mudanças que estamos implementando já foram testadas e comprovadas pela natureza. Somos pioneiros em uma nova maneira de turbinar o processo de combinação dessa variação natural na mesma planta, utilizando uma abordagem favorável à regulamentação – abrindo caminho para uma nova maneira de ajudar a alcançar uma revolução global na agricultura sustentável."

Se bem-sucedido, o impacto do OPTIMiSE poderá ser transformador. Variedades melhoradas de batata e trigo poderão abrir caminho para uma nova era de agricultura sustentável, na qual as culturas estarão mais bem preparadas para atender às demandas de um clima em mudança. Ao combinar ciência inovadora com foco na implementação no mundo real, com o apoio da Wild Bioscience Ltd. e com foco em características propositalmente projetadas para estarem alinhadas às diretrizes globais sobre organismos criados com precisão, os avanços realizados neste projeto terão a melhor chance possível de rápida tradução para impacto global. A Wild Bioscience Ltd. executará as etapas finais do projeto para desenvolver as ferramentas necessárias para implementar a engenharia de cloroplastos em outras culturas, com foco inicial no trigo.

O Dr. Ross Hendron, CEO da Wild Bioscience Ltd, afirma sobre o projeto: "Estamos entusiasmados com a parceria com a ARIA e a Universidade de Oxford para liberar todo o potencial da engenharia de cloroplastos. A sofisticada plataforma de desenvolvimento de culturas da Wild Bio ajudará a impulsionar este projeto para levar descobertas do laboratório para as culturas no campo. Esta combinação de apoio governamental, ciência de ponta e inovação de startups de ponta representa o modelo de colaboração ideal para impulsionar avanços agrícolas para o Reino Unido e, em última análise, para o planeta."

Mais informações podem ser encontradas no site da ARIA .