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Desvendando o mistério da tolerância ao herbicida do trigo
Os cientistas aproveitam a composição genética flexível do trigo para identificar regiões cromossômicas que ajudam a desintoxicar herbicidas sintéticos de auxina.
Por Lauren Quinn - 09/07/2020

Crédito: Lauren D. Quinn

Geneticamente falando, o pão que você assou durante o desligamento do COVID-19 é mais complexo do que você pensa. Os 16 bilhões de genes do trigo, organizados não em um, mas em três genomas semi-independentes, podem se sobrepor ou substituir um ao outro, tornando as coisas extremamente complicadas para os geneticistas que tentam aprimorar as características desejáveis ​​na cultura mais amplamente cultivada do mundo.

Uma dessas características é a tolerância a herbicidas. Muitas culturas de cereais, incluindo o trigo , têm uma capacidade natural de desintoxicar certos herbicidas aplicados às ervas daninhas em seu meio. Sob condições ideais, as ervas daninhas morrem, mas as plantações são altas. Se os cientistas puderem identificar os genes envolvidos, eles poderão potencialmente amplificar a expressão desses genes para tornar o processo de desintoxicação mais eficaz sob uma variedade de condições ambientais.

Em um novo estudo da Universidade de Illinois publicado no Scientific Reports , os cientistas aproveitam a composição genética flexível do trigo para identificar regiões cromossômicas que ajudam a desintoxicar herbicidas sintéticos de auxina.

"Na década de 1950, os cientistas criaram um processo chamado 'substituição alienígena', onde você pode substituir os cromossomos de um dos três genomas de trigo pelos cromossomos de um parente de trigo, como Aegilops searsii. Os cromossomos são semelhantes o suficiente para que a planta ainda possa crescer e ainda se parece muito com trigo ", explica Dean Riechers, professor do Departamento de Ciências Culturais de Illinois e co-autor do estudo. "O benefício é que o parente pode não ter as mesmas características do trigo, portanto a linha de substituição alienígena ajudará a identificar onde os genes de interesse estão localizados".

"Finalmente, esperamos ampliar e aprofundar nossa compreensão da tolerância natural do trigo ao halauxifen-metil, bem como outros herbicidas sintéticos de auxina, e este é um ótimo primeiro passo. E é muito gratificante aplicar as ferramentas genéticas existentes para abordar um novo problema científico ",

Dean Riechers.

O método agora é tão comum na pesquisa do trigo que os cientistas podem simplesmente obter sementes para plantas de trigo com cromossomos Aegilops searsii, denotados como genoma S, substituindo cada um dos sete cromossomos do trigo nos três genomas (A, B e D) Essas são conhecidas como linhas de substituição alienígena, e Riechers e a estudante de doutorado Olivia Obenland as usaram para determinar que a tolerância à auxina sintética no trigo provavelmente reside em algum lugar no cromossomo 5A.

"Embora o método seja comum para encontrar genes para resistência a patógenos e outros genes úteis no trigo, o nosso é o único grupo de pesquisa que usou esse método para procurar tolerância a herbicidas", diz Riechers. "Basicamente, reduzimos a lista de 21 cromossomos para um, agora sabemos onde concentrar nossos esforços futuros de descoberta de genes".

A Obenland cultivou todas as 21 linhas de substituição alienígena na estufa, juntamente com a cultivar de trigo 'Chinese Spring' e Aegilops searsii, e as pulverizou com altas taxas do herbicida auxina sintético halauxifen-metil. Ela então comparou a biomassa das plantas tratadas com os controles não tratados.

Os pesquisadores esperavam e observavam lesões mínimas na 'Primavera Chinesa', graças à sua capacidade de desintoxicar naturalmente o produto químico. Mas Aegilops searsii mostrou-se altamente sensível ao halauxifen-metil, assim como plantas de trigo com substituições alienígenas no cromossomo 5A.

"Substituindo 5A com o cromossomo 5S das espécies exóticas, tiramos a tolerância natural ao halauxifeno-metil do trigo e o tornamos sensível", diz Obenland.

As plantas com substituição no cromossomo 5B também mostraram alguma sensibilidade, mas somente quando o herbicida foi aplicado com a maior taxa. Embora isso signifique que 5B provavelmente também possui genes envolvidos na desintoxicação de auxina sintética, os resultados até agora apontam para 5A como o principal ator. Curiosamente, o cromossomo 5D no terceiro genoma do trigo (D) não parece ter um papel importante, de acordo com a pesquisa.

O próximo passo é vasculhar o cromossomo 5A em busca de genes específicos que possam estar envolvidos na tolerância a herbicidas . Obenland e Riechers já estão trabalhando nisso e, embora tenham identificado alguns genes interessantes relacionados aos encontrados no cânhamo resistente, eles não estão prontos para divulgar esses resultados sem testes moleculares adicionais.

"Finalmente, esperamos ampliar e aprofundar nossa compreensão da tolerância natural do trigo ao halauxifen-metil, bem como outros herbicidas sintéticos de auxina, e este é um ótimo primeiro passo. E é muito gratificante aplicar as ferramentas genéticas existentes para abordar um novo problema científico ", diz Riechers.

 

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