Rendimentos estáveis, resistentes a doenças e tolerantes a temperaturas mais altas são os requisitos que devem combinar o cereal do futuro. Pesquisadores estudam as regiões do genoma e os mecanismos que são ativados contra patógenos ou choque térmico.
Originário da América Central e domesticado pelo homem nos últimos 10.000 anos, o milho (Zea mays) é um dos três cereais mais cultivados no mundo que, graças à sua capacidade de adaptação, conseguiu consolidar-se em sistemas de produção.
Utilizada tanto para produção humana, animal e biocombustível, entre muitos outros usos industriais, a expansão global dessa cultura está ligada ao melhoramento genético e desenvolvimento de variedades adaptadas às necessidades de cada localidade: hoje o cereal pode ser encontrado das latitudes mais quentes para as mais temperadas e do nível do mar para mais de 3.500 metros.
Sequenciado em 2009 por uma equipe internacional de cientistas, sabe-se agora que o DNA do milho é composto de 32.000 genes inseridos em 10 cromossomos. Esse achado confirmou a complexidade do genoma do cereal, pois 85% de suas sequências genômicas são repetidas várias vezes.
Em outras palavras, o transposão -elemento genética pode mover-se em diferentes partes do genoma, levando consigo parte do ADN que circunda, gerando mutações, e aumenta a variabilidade genética dificulta a sequenciação de ADN. Por causa disso, seu estudo foi um grande desafio.
Gerardo Cervigni é especialista em genômica e trabalha no Centro Conicet de Estudos Fotossintéticos e Bioquímicos , localizado em Rosário-Santa Fé. Lá, ele estuda a estrutura, função e evolução dos genes que compõem o DNA do milho. Com o genoma decifrado, Cervigni pode mapear os genes, saber como eles funcionam e prever as interações que prevalecem.
“A localização exata dos genes é essencial para conhecer sua função”, disse Cervigni e disse: “Com o mapa do milho, completo e ordenado, e através do uso de marcadores moleculares, podemos identificar e associar os genes de resistência de uma doença, peste ou alguma característica de interesse”.
Sabendo exatamente onde estão os genes, será mais fácil para os criadores de plantas criar variedades que produzam mais grãos, maiores, ou que sejam mais tolerantes ao calor extremo ou à seca.A melhoria assistida por marcadores moleculares trabalha diretamente com a informação do DNA. Isso significa que o pesquisador identifica quais genes fornecerão as características desejadas. “Essa seleção pode ser aplicada no estágio de plântulas, então o tempo para obter melhores genótipos é reduzido e os tempos e custos da pesquisa são reduzidos consideravelmente”, disse Cervigni.
Selecionar as melhores características e minimizar a probabilidade de as culturas serem prejudicadas por fatores externos são basicamente os objetivos da genética clássica aplicada aos vegetais. “Saber onde estão os genes que contêm as características de interesse agrícola e como eles funcionam é muito importante para o desenvolvimento futuro das variedades”, disse Marcelo Ferrer, especialista em Recursos Genéticos do INTA.
Segundo Ferrer, o milho cultivado hoje é o resultado de um processo de domesticação, realizado pelos povos indígenas da América, que consistia em selecionar as melhores sementes e descartar o resto.
“Na Argentina, existem mais de 40 tipos de variedades ou diferentes variedades crioulas de milho são cultivadas pelos agricultores desde os tempos antigos e hoje permanecem em algumas regiões do norte do país, como na Quebrada de Humahuaca”, disse Ferrer, que Ele acrescentou: “A adaptação a essas condições climáticas foi possível devido à grande riqueza genética de culturas como milho, batata e feijão”.
Com o avanço da tecnologia e a incorporação de técnicas de melhoramento genético, foi possível obter culturas adaptadas às condições climáticas e de solo de um local.
No entanto, para enriquecer o conhecimento e possíveis melhorias agrícolas que podem ser incorporadas, Ferrer enfatizou a importância de trabalhar com materiais locais como insumos básicos de germoplasma tanto para a criação como para várias pesquisas genéticas básicas para o cultivo.
“Materiais argentinos cultivados há mais de 50 anos continham grande variabilidade genética”, disse Ferrer, acrescentando: “Atualmente, o mais comum – tanto na zona central quanto no resto do país onde o milho em grande escala é produzido – é encontrar lotes plantados apenas com ‘híbridos comerciais’ que são muito produtivos, mas são muito uniformes e, em geral, são vulneráveis, pois resistem ou toleram o ataque de alguma praga ou doença. Isso porque eles perderam a variabilidade que caracterizava seu genoma”.
Desde 1950, o Banco de Germoplasma conserva as sementes INTA Pergamino mais de 2.500 inscrições de milho em todo o país. “Em adição a conservação dos recursos genéticos de um país, o banco de genes, através do trabalho de caracterização e avaliação, permite-nos identificar materiais que suportem factores bióticos e abióticos, adaptada a solos salinos a temperaturas mais elevadas ou falta de água”, exemplificou Ferrer.
Milho Super Resistente
Com uma população que continua a crescer, torna-se imperativo ter colheitas cada vez mais eficientes, produtivas, estáveis ​​e resistentes, tanto pragas, doenças, quanto estresse hídrico – por excesso ou déficit – e efeitos térmicos.
Segundo dados do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA), em 2017, a produção mundial de milho atingiu 1031,86 milhões de toneladas. No entanto, ano após ano, esses valores são modificados por diversas doenças que afetam sua produtividade e a qualidade dos grãos.
Nesse sentido, uma equipe de pesquisadores do INTA Pergamino -Buenos Aires- busca identificar no genoma do milho quais mecanismos são colocados em ação contra o ataque de vários patógenos.
Juliana Iglesias , especialista em genética vegetal do INTA e responsável pelo estudo, utiliza ferramentas de associação genômica para encontrar regiões gênicas do milho que são ativadas e permitir que a planta resista a múltiplas doenças.
Igrejas junto com María Belén Kistner – portadora do INTA-Conicet – têm como objetivo detectar plantas que possuam os maiores atributos genéticos para resistir às doenças mais comuns de interesse econômico.
“Nós nos concentramos na busca e identificação de indivíduos que têm resistência genética a várias doenças, no futuro, para desenvolver variedades que tenham melhor comportamento ao ataque de múltiplos patógenos”, disse Iglesias, acrescentando: “Apostamos que é uma ferramenta para reduzir o uso de produtos fitossanitários e contribuir para sua gestão sustentável”.
Segundo Iglesias, a busca por resistência a múltiplas doenças (MDR) baseia-se na possibilidade de encontrar pontos críticos de resistência (de acordo com o termo acadêmico). “Conhecido como as regiões do genoma em que os genes de resistência acumulam várias doenças, encontrando pontos de acesso, para além de permitir a localização do gene ou grupo de genes que iluminam a resistência a doenças, que irá ajudar no estudo de mecanismos que são lançados contra o ataque de vários patógenos “, explicou.
“Os grupos de genes nos dizer sobre padrões, uma relação entre os hábitos patogênicos e a resposta de defesa ou susceptibilidade pode dar a planta”, analisou Iglesias, que fez um PhD em Biologia Celular e Molecular da Universidade de Estrasburgo, França
Estudos realizados em Pergamino -Buenos Aires- e em Loales -Tucumán- permitiram identificar quais genótipos têm o melhor comportamento para patógenos e doenças. Resultados preliminares mostraram que é possível agrupá-los de acordo com seu comportamento frente a patógenos que possuem o mesmo modo de ataque.
Os patógenos podem ser biotrofos, hemiótrofos e necrotróficos, cada um com mecanismos diferentes para nutrir, infectar e produzir sintomas. Por sua vez, as plantas têm diferentes estratégias de defesa que são colocadas em operação de acordo com o tipo de ataque que recebem.
“Tais doenças, tais como a ferrugem, podridão espiga e pragas gerar respostas de defesa específicos que são devidos ao reconhecimento do agente patogênico que provoca o ataque,” disse biólogo INTA e adicionado: “Com estes resultados, podemos combinar os genes que são activados contra mecanismos similares de ataque e replicar sua estrutura para obter variedades com caracteres melhorados”.
“Estudamos a resposta de saúde de aproximadamente 100 linhas endogâmicas, que fazem parte do Programa de Melhoria do Milho da INTA”, disse Iglesias.
Avaliação das doenças foliares em Pergamino (ferrugem, ferrugem, ferrugem bacteriana, de carvão ou carvão Tang) e Lealistas (cinzento e frustra local), além da informação obtida sobre apodrece espiga e grãos (Fusarium e Aspergillus), permitiu a Uma equipe de pesquisadores identifica genótipos com resistência a mais de uma doença.
Para Cervigni, este é um achado importante no conhecimento geral da cultura. “Podemos estabelecer um protocolo eficiente para caracterização fenotípica e seleção rápida de genótipos, cujos genomas combinam os genes desejáveis ​​necessários para obter melhores resultados na produção de milho”, afirmou.
Fonte: INTA – Informa
Texto originalmente publicado em:
INTA Informa
Autor: INTA