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Ipê-roxo é primeira árvore do Cerrado a ter genoma sequenciado

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Foto: Evandro Novaes

Cientistas da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (DF) e da Universidade Federal de Goiás (UFG) sequenciaram, pela primeira vez, o genoma de uma espécie nativa do Cerrado: o ipê-roxo (Handroanthus impetiginosus). A conquista é tema de artigo publicado na revista GigaScience, da Universidade de Oxford, Reino Unido. O estudo teve apoio financeiro da Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). 

Uma possível aplicação do sequenciamento genômico do ipê-roxo é auxiliar órgãos ambientais na análise forense para combater a exploração clandestina de madeira. Não é apenas a beleza do ipê-roxo que atrai os olhares dos mercados nacional e internacional. Trata-se de uma árvore que fornece madeira densa, de alta qualidade e resistente ao ataque de insetos e à ação do fogo. Todos esses predicados fazem com que o ipê seja conhecido hoje como o novo mogno, muito utilizado na fabricação de pisos, decks e assoalhos, principalmente nos Estados Unidos. Além disso, devido à produção e ao armazenamento de compostos químicos de interesse para a área de saúde, é uma árvore bastante visada para exploração de produtos medicinais. No Brasil, uma fração significativa da sua exploração madeireira acontece clandestinamente, sem manejo certificado. A genotipagem pode auxiliar os órgãos ambientais a rastrearem as árvores exploradas ilegalmente.

Segundo o pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, o físico Orzenil Silva-Junior, primeiro autor do artigo, o ipê-roxo foi escolhido pela sua importância ecológica no bioma, por já contar com informações técnicas importantes (caracterização molecular e análise filogeográfica preliminares), e também pelo grande acervo de material biológico adquirido graças à ampla coleta realizada pela professora Rosane Collevatti, do Laboratório de Genética & Biodiversidade da UFG. Orzenil explica que o sequenciamento do ipê-roxo não teria sido possível sem a expertise desse grupo com espécies nativas do Cerrado, que há anos trabalha na compreensão da distribuição das populações da espécie a partir de dados ecológicos, demográficos, geográficos e genéticos.

A pesquisa começou em 2013 e é fruto da cooperação científica entre Rosane Collevatti e o pesquisador da Embrapa Rercursos Genéticos e Biotecnologia, Dario Gattapaglia, com recursos do CNPq e e da rede NEXTREE FAP-DF/Pronex, liderada pelo cientista da Embrapa.

Ferramentas genômicas são aliadas da conservação das espécies nativas

O sequenciamento do genoma de espécies nativas do Cerrado otimiza e reduz os custos de conservação em todas as etapas, começando pela coleta de material genético, como explica Orzenil. No caso do ipê-roxo, que é uma espécie encontrada nas regiões Norte, Nordeste, Centro-Oeste e Sudeste do Brasil, estendendo-se até a Bolívia e regiões secas dos Andes no Peru até o México, com um número de subgrupos geneticamente diversos, as ferramentas genômicas podem auxiliar a racionalizar a coleta, reduzindo custos e esforços, permitindo a organização das ações de acordo com o conhecimento da diversidade genética dessa árvore. Para a conservação e uso sustentável do ipê-roxo, o conhecimento molecular pode ajudar a selecionar genótipos, além de evitar redundância.

Etapas do sequenciamento genômico

A primeira etapa do sequenciamento genômico resultou na obtenção de sequências biológicas contínuas, com tamanho superior a dois mil pares de bases, não redundantes e geneticamente ordenadas. A montagem das sequências estabelece uma escala física de medida, que funciona como uma “régua”, compara Orzenil, na qual é possível, por exemplo, observar as distâncias entre os pontos do genoma em que se verificam diferenças nas sequências de DNA entre diferentes indivíduos da espécie avaliada. Essa régua não é perfeita porque essas diferenças podem ser bem amplas, mas é uma aproximação útil. “Esse é um conceito bastante interessante, denominado pan-genoma, e tem implicações importantes para estudos genéticos ou em aplicações do melhoramento e da biotecnologia”, explica o pesquisador.

Depois, o conteúdo do genoma é anotado para identificar os elementos genéticos prioritários para os objetivos específicos de estudos que se seguirão, tais como genes e seus produtos, variantes de DNA. Segundo o pesquisador, é uma etapa longa e trabalhosa porque envolve a análise comparativa com base de dados extensa e, muitas vezes, de pouca acurácia ou de baixa representação para a espécie-alvo. No caso do ipê-roxo, que é a primeira espécie na família Bignoniaceae, a análise comparativa é pouco frutífera e exigiu a geração de novos dados experimentais.

A última etapa é a disponibilização dos dados genômicos em bancos internacionais, nos quais ficam acessíveis para as comunidades científicas no mundo. Hoje, existem grandes bancos de dados de sequências biológicas, tais como o GenBank/NCBI, nos Estados Unidos, o ENA/EMBL-EBI, na Europa e o DDBJ, no Japão. No caso do ipê-roxo, os dados foram depositados no National Center for Biotechnology Information (NCBI), em Maryland, EUA. Mas o banco escolhido não faz muita diferença, como explica Orzenil, já que trocam informações entre si, sob a coordenação da iniciativa International Nucleotide Sequence Database (INSDC).

Evolução do conhecimento

Acima de tudo, a equipe comemora o fato de ter conseguido estabelecer uma plataforma de alto desempenho para genotipagem de espécies de Handroanthus, abrindo caminho para a análise genética de outras espécies nativas do Cerrado. “Está claro, atualmente, que cada genoma conta uma história particular, mas o conhecimento adquirido facilita os novos desafios, especialmente no campo da análise. Em menos de quatro anos, já temos uma base de ativos biológicos para investigar variantes genéticas descobertas em cerca de 17 mil de 28 mil genes bem anotados no genoma da espécie”, afirma Orzenil. Outros estudos já estão em andamento com caju, mangaba, baru, cagaiteira e uma árvore ameaçada do Cerrado, denominada dedaleiro.

Avanços genômicos sobre espécies nativas do Cerrado representam mais uma esperança para este bioma, que, depois da Mata Atlântica, é o ecossistema brasileiro que mais sofreu alterações com a ocupação humana. Hoje, apenas 0,85% do Cerrado encontra-se oficialmente em unidades de conservação. Cerca de 80% já foram modificados pelo homem em decorrência da expansão agropecuária, urbana e construção de estradas e somente 19,15% da área mantém a vegetação original.

Sequenciar genomas é como desvendar uma galáxia 

Orzenil compara o sequenciamento de genomas a desvendar uma galáxia. “Se, na galáxia, os planetas estão organizados por forças gravitacionais, nos genomas, as informações genéticas estão dispostas de acordo com as forças evolutivas, como: recombinação, mutação, deriva genética, seleção e fluxos gênicos”, compara. E complementa: “As ferramentas genômicas são como telescópios modernos e permitem que os cientistas infiram a trajetória evolutiva das populações de plantas no ambiente, a partir do conhecimento dos genes e da sua ligação aos fenótipos”.

O sequenciamento do genoma de um organismo resulta em uma escala de medidas para definir pontos fisicamente espaçados, tais como os SNPs (do inglês Single Nucleotide Polymorphism), que, segundo Orzenil, são variações do DNA que ajudam a entender aspectos da história evolutiva de populações à luz da ciência genética. De posse dessas informações, e incluindo dados de distribuição geográfica, demográfica e ecológica, entre outros, é possível inferir eventos ancestrais correlacionados com modificações nas populações.

O conhecimento sobre o passado das plantas oferece aos pesquisadores a possibilidade de prever o comportamento delas no futuro, em nível populacional, por exemplo, em relação a mudanças ambientais e climáticas projetadas nos cenários probabilísticos. Antecipar essas mudanças nas populações é essencial para garantir a proteção dos recursos genéticos e até mesmo planejar usos eficientes da diversidade genética tanto no melhoramento convencional quanto na biotecnologia.

Outro aspecto importante, segundo Orzenil, é que a distribuição espacial de SNPs no genoma pode ser convertida em informação de distância genética por meio da genotipagem de vários indivíduos em experimentos genéticos. “Essa informação é normalmente utilizada pelo melhorista para monitorar cruzamentos genéticos e descobrir genes de interesse ligados, por exemplo, ao aumento de produtividade ou à resistência a doenças, com auxílio da biometria,” ilustra o pesquisador. Adicionalmente, aliada à genômica estatística, essa informação tem aplicação direta no melhoramento com emprego de técnicas de predição genética.

Como complementa o pesquisador da Embrapa Dario Grattapaglia: “o melhoramento assistido por dados genômicos permitiu uma mudança de paradigma. Passamos da inferência genética, a partir da qual os dados são observados por meio de testes de hipótese e estimação de efeitos, para a predição genética de dados futuros”. Esse conhecimento permite determinar o efeito agregado das variações em todo o genoma, influenciando características agronômicas ou industriais de interesse.

Fernanda Diniz (MTb 4685/DF)
Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia

Telefone: (61) 3448-4768

Mais informações sobre o tema
Serviço de Atendimento ao Cidadão (SAC)
www.embrapa.br/fale-conosco/sac/

fonte: [ Noticias EMBRAPA ]

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Estudos: planta usada para emagrecimento é altamente carcinogênica

Uma planta utilizada na medicina tradicional chinesa e que ganhou adeptos no Ocidente por supostamente promover a perda de peso foi considerada altamente carcinogênica em dois estudos publicados na revista Science Translational Medicine, na última quarta-feira. Segundo os pesquisadores, as espécies do gênero Aristolochia causam mais mutações – que podem levar ao desenvolvimento de tumores – que dois conhecidos agentes cancerígenos: o cigarro e os raios UV. As informações são da [ The Scientist ].

“Várias pessoas no público leigo assumem que se algo é natural, então é necessariamente saudável”, diz Marc Ladanyi, do Centro de Câncer Sloan-Kettering, em Nova York, que não estava envolvido nos estudos. “Mas este trabalho mostra que o produto desta planta natural é extremamente genotóxico e carcinogênico.”

O problema dessas plantas é uma substância chamada de ácido aristolóquico, que causa as mutações no DNA. Esse gênero de vegetais já foi associado a outros problemas de saúde. No início dos anos 90, mulheres que procuraram clínicas de perda de peso na Bélgica desenvolveram problemas nos rins, chegando a ter falha renal e, anos depois, crescimentos anormais nos tratos urinários superiores. Mais recentemente, estudos apontaram ligação entre a planta e câncer no trato urinário superior.

Em Taiwan, onde a Aristolochia é muito utilizada, a taxa desse tipo de câncer é a mais alta no mundo. A planta é proibida em diversos países desde 2003. Contudo, mesmo banido em locais como a própria China, o vegetal ainda é facilmente encontrado, afirmam os cientistas.

Fonte: [ Terra ]


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Plantas duplicam DNA para driblar problemas


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O que não mata uma planta pode torná-la mais forte. Depois de serem parcialmente comidas por animais de pasto, por exemplo, algumas delas crescem mais forte e rápido e se reproduzem melhor do que fariam se o processo não tivesse acontecido.

Em um novo estudo, pesquisadores relatam que um segredo para essa “volta por cima” de vegetais pode estar em sua habilidade para duplicar seus cromossomos sem sofrer divisão celular.

Apesar de esse fenômeno, chamado de “endorreduplicação”, não ser novo para a ciência, nenhum estudo prévio analisou sua relação com a força de crescimento e reprodução que ocorre em muitas plantas depois de elas terem servido de pasto, afirma Ken Paige, professor de biologia animal na Universidade de Illinois. Ele conduziu a pesquisa com o estudante de doutorado Daniel Scholes.

– Se você conversar com um biólogo molecular, ele pode saber o que é endorreduplicação, mas ele não olha para o processo com a perspectiva de todo o sucesso reprodutivo da planta. Tentamos unir os dois e descobrimos que há uma relação – explica Scholes.

O estudo foi publicado na revista “Ecology”. Os pesquisadores analisaram a Arabidopsis thaliana, uma planta com flores da família da mostarda que duplica repetidamente seus cromossomos em alguns tipos de células. A planta começa com apenas dez cromossomos, mas depois de repetidas duplicações algumas células contêm até 320 cromossomos.

Fonte: [ Paraiba.com.br ]

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Cientistas decifram o DNA do cacau crioulo

O genoma de uma variedade de cacau chamada crioulo foi decifrado, o que permitirá reforçar a resistência dessa árvore às doenças e melhorar a qualidade do chocolate, segundo um estudo publicado neste domingo pela Nature Genetics.

O cacau crioulo é uma variedade oriunda de Belize que talvez descenda das primeiras árvores plantadas pelos maias há mais de dois mil anos.

“Um dos principais problemas do cacau é que cerca de 30% da produção se perde por causa das doenças fungicidas”, explica Xavier Argout, um dos autores deste trabalho coordenado pelo Centro de Cooperação Internacional de Pesquisa Agronômica para o Desenvolvimento (CIRAD, sede na França).

O cacau crioulo, que serve para a fabricação do chocolate fino, não representa mais que 5% da produção mundial, mas “cada vez mais pessoas querem ter acesso a esse tipo de cacau”, enfatizou o cientista.

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Rara planta japonesa tem o maior genoma já encontrado

A Paris japonica tem 50 vezes mais DNA que o ser humano e 15% mais que o segundo colocado

REUTERS – REUTERS

Cientistas britânicos dizem que uma rara planta japonesa, Paris japonica, tem o maior genoma já descoberto, o que a coloca em grave risco de extinção.

“Algumas pessoas podem se perguntar quais as consequências de um genoma tão grande, e se realmente importa se um organismo tem mais DNA que outro”, disse Ilia Leitch, pesquisadora do Jardim Botânico Kew, de Londres. “A resposta é um sonoro ‘sim'”.

“Ter um genoma grande aumenta o risco de extinção. O quanto maior, mais risco você corre”.

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Bunkers do novo milênio

No mundo todo, mais de 1.500 bancos de sementes guardam espécies úteis ao homem, tanto para alimentação quanto para obtenção de matéria-prima

Karina Ninni – Especial para O Estado de S.Paulo

Cláudio Melo/Divulgação

No século 20, a humanidade perdeu três quartos de suas espécies de cultivo, as chamadas sementes “crioulas”, que não sofreram modificações em laboratório e eram a base da agricultura tradicional há 50, 60 anos. Para conter essa perda vertiginosa de biodiversidade, institutos de pesquisa e entidades civis mantêm “ilhas” de preservação da diversidade genética, que garantem a sobrevivência de espécies usadas na alimentação e na extração de matéria-prima. O planeta tem hoje mais de 1.500 bancos de sementes ou germoplasma (que armazenam partes da planta usadas para reprodução).

O mais ambicioso desses projetos foi inaugurado em 2008 numa montanha gelada do arquipélago de Svalbard, Noruega, perto do Polo Norte. Apelidado de “Cofre do Juízo Final“, guarda mais de meio milhão de amostras em sua estrutura metálica na neve.

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