Cientistas criam plantas que crescem mais rapidamente

Usando uma combinação de três mutações genéticas, pesquisadores especialistas em plantas conseguiram perturbar o processo de recombinação genética durante a formação de células reprodutivas – o pólen masculino e os óvulos femininos. As plantas com tripla mutação produzem pólen e óvulos geneticamente idênticos aos da planta mãe, por meio de simples divisão celular mitótica.

O estudo, publicado pela revista PLoS Biology, pode ajudar os criadores de plantas a se aproximar da geração de safras agrícolas capazes de produzir sementes de maneira completamente assexuada, um processo conhecido como apomixia.

Esse tipo de planta vem sendo procurado há muito tempo porque o uso da apomixia permitiria acelerar muito o crescimento de plantas. Os descendentes híbridos de cruzamentos entre duas versões diferentes de uma planta tendem a produzir rendimento mais alto.

Mas quando os híbridos se autofertilizam para produzir a nova geração de sementes, as redes genéticas que resultaram nesse “vigor híbrido” se recombinam, o que resulta em descendentes menos vigorosos que as plantas de origem.

Algumas plantas, como as vinhas, podem ser propagadas de maneira assexuada pelo uso de mudas – mas o mesmo não se aplica a safras agrícolas como o trigo ou milho. Para os criadores de plantas, seria muito mais fácil, e barato, se as plantas híbridas pudessem simplesmente se clonar em largos números por apomixia.

Infelizmente, das mais de 400 plantas que se reproduzem por apomixia -entre as quais dentes de leão e amoras-, poucas são safras agrícolas. O conceito de desenvolver apomixia por engenharia genética é tão atraente que em 2007 foi até tema de um romance de mistério, “Day of the Dandelion“, de Peter Pringle, no qual um agente secreto que também trabalha como botânico acredita ter descoberto um “supergene” da apomixia.

Na realidade, nenhum supergene foi identificado. Em lugar disso, os pesquisadores acreditam que uma combinação de genes ou mutações específicas será necessária para gerar uma safra agrícola que se reproduza por apomixia.

O novo trabalho, conduzido por Raphael Mercier do Instituto Nacional de Pesquisa Agrícola da França, em Versalhes, e sua equipe, resolve um dos dilemas importantes na pesquisa da apomixia: a necessidade de criar plantas que gerem células reprodutoras por mitose e não meiose, a forma de divisão celular que recombina o genoma e transmite seleções diferentes de genes a cada célula reprodutiva.

Os resultados da pesquisa podem ser grande estímulo a esse campo de estudos, diz Peter van Dijk, geneticista vegetal da Keygene, uma companhia que desenvolve plantas por engenharia genética em Wageningen, Holanda. “Creio que seja um verdadeiro avanço”.

O dia da arabidopsis

Mercier e seus colegas procuraram genes na planta modelo Arabidopsis thaliana que apresentassem possíveis associações com a meiose – tomando por base o ponto e momento de expressão dos genes. Descobriram um gene ao qual batizaram de OSD1, que causa omissão de segunda divisão celular, como acontece na meiose.

Quando os pesquisadores combinaram mutações do gene OSD1 a mutações de dois outros genes que também afetam a meiose, as plantas resultantes não tinham qualquer forma de meiose, e produziam suas células reprodutoras por mitose. Porque lhes falta a redução divisiva da meiose, essas células são diploides, ou seja, contêm duas cópias do genoma, como as células do corpo da planta, e não haplóides (com cópia única do genoma), a exemplo do que acontece em células reprodutivas.

As mutantes triplas se assemelham a uma planta mutante reportada no ano passado por Imram Siddiqi e seus colegas no Centro de Biologia Molecular e Celular, de Hidebarad, Índia. Aquela planta mutante, conhecida como díade, também produzia células reprodutoras femininas por mitose e não meiose, mas apenas em baixa frequência, e raramente produzia sementes viáveis depois da fertilização. Já as mutantes triplas desenvolvidas por Mercier e seus colegas produzem tantas células de reprodução quanto uma Arabidopsis normal, e a fertilização produziu sementes triploides e tetrapoides viáveis.

São resultados encorajadores, diz Ueli Grossniklaus, biólogo especialista em desenvolvimento de plantas na Universidade de Zurique, mas uma limitação prática é a dependência de mutações em três genes diferentes. “Se desejarmos aplicação prática, teremos um dia de combinar esses três traços a outros traços desejáveis”, ele diz. “E quanto mais genes é preciso unir, mas difícil se torna o processo”.

Conseguir a apomixia é um objetivo distante, no entanto. Os pesquisadores precisam primeiro descobrir como desenvolver plantas agrícolas capazes de produzir sementes viáveis de células reprodutoras diploides sem fertilização – um processo conhecido como partenogênese. Se não houver meiose, a fertilização faz com que o número de cromossomos das crias dobre a cada geração, um resultado indesejável.

Cerca de uma década atrás, os pesquisadores descobriram o que parece ser outro componente chave da apomixia: mutantes que produzem endosperma – o tecido nutritivo que cerca o embrião da planta na semente – sem que fosse preciso fertilizá-los primeiro. A descoberta atraiu muitos pesquisadores a esse campo de trabalho, diz Van Dijk. “Eles achavam que seria fácil desenvolver a apomixia”, diz. “Agora, poucas dessas pessoas continuam a trabalhar no ramo, porque descobriram que a tarefa na verdade é bastante difícil”.

Tradução: Paulo Migliacci

Fonte: [ Terra Notícias ]

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