Ciência usa edição genética para desenvolver arroz resistente à explosão

Ciência usa edição genética para desenvolver arroz resistente à explosão
A pesquisadora Angela Mehta em uma estufa

A edição genética por meio da técnica CRISPR/Cas9 foi usada para dar resistência à brusone à cultivar de arroz BRSMG Curinga em um estudo da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia . Uma vez lançada em 2005, a BRSMG Curinga foi substituída no mercado após se tornar suscetível à doença — que é causada pelo fungo Magnaporthe oryzae — ao longo dos anos. A tecnologia que decorre da eliminação de dois genes-alvo relacionados à brusone ainda está em fase de testes, mas tem potencial para chegar ao mercado em alguns anos.

De acordo com a pesquisadora Angela Mehta , uma vez que cultivares como BRSMG Curinga são lançadas no mercado como resistentes ou tolerantes à brusone, elas se tornam suscetíveis em poucos anos devido ao fato de que a variabilidade do fungo é muito alta. Este é um problema tanto para o cultivo de arroz irrigado quanto para o de sequeiro. O estudo comparou um genótipo de arroz suscetível com um genótipo resistente em busca de proteínas que se tornam mais abundantes na planta suscetível após o patógeno infectá-la.

“Identificamos um grupo de proteínas potencialmente envolvidas nessa suscetibilidade e selecionamos os genes correspondentes para knockout pelo CRISPR”, afirma Mehta. O termo “knockout” significa remover a função de um determinado gene, o que, por sua vez, para de produzir a proteína funcional. Para o pesquisador, o estudo também mostra a importância da prospecção de genes de interesse agronômico por meio de técnicas de ômicas (conjunto de ferramentas moleculares que auxiliam na compreensão das diferentes moléculas biológicas que dão funcionalidades a um organismo, como genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica).

Eles identificaram três genes capazes de tal knockout, dois dos quais foram validados durante o doutorado sanduíche de Fabiano Távora, supervisionado por Mehta e realizado no Centro Francês de Pesquisa Agrícola para o Desenvolvimento Internacional (C i r a d ).

 

Suprimir

Ao eliminar esses genes na variedade de arroz Kitaake, que é considerada um modelo, Távora descobriu que a planta se tornou ligeiramente mais resistente à explosão em comparação com a variedade não editada. “Quando ele voltou da França, usamos um desses genes como alvo e selecionamos outros dois para criar uma combinação de alvos para eliminar dois genes de uma vez, em duas construções diferentes na cultivar BRSMG Curinga”, explica Mehta. O estudo resultou em duas linhagens de arroz resistentes à explosão (uma para cada construção) apresentando mutações para os dois genes alvo.

Segundo a pesquisadora, os knockouts de dois genes foram realizados ao mesmo tempo para aumentar a resistência e obter uma melhor resposta. Ela destaca que os resultados até agora foram obtidos em casa de vegetação, onde as linhagens foram desafiadas com um isolado do fungo. “O próximo passo é desafiá-las com outros isolados para ver se essa resistência será mantida”, completa.

Mehta também destaca que a BRSMG Curinga foi escolhida por ser um genótipo transformável e por apresentar características agronômicas mais próximas do interesse do produtor quando comparada a cultivares modelo, como Nipponbare e Kitaake. “Essas variedades não têm o nível de melhoramento para terras altas da Curinga, que foi adaptada às condições do Cerrado brasileiro”, ressalta.

Para o pesquisador, os resultados da pesquisa oferecem uma importante fonte de resistência genética à brusone, diferente do que temos hoje, a ser incorporada em linhagens elite, variedades e até mesmo em linhagens de populações para seleção recorrente no programa de melhoramento de arroz da Embrapa.

O estudo foi realizado em parceria com os pesquisadores  Raquel Mello  e  Adriano Castro , da  Embrapa Arroz e Feijão , em projeto liderado por Angela Mehta, financiado pela Embrapa com apoio de projeto Embrapa-Monsanto liderado pela pesquisadora  Márcia Chaves , da  Embrapa Clima Temperado .

 

 

Controlar

Atualmente, os danos causados ​​pela brusone podem ser reduzidos integrando o uso de cultivares resistentes, práticas culturais e fungicidas ao manejo da cultura com preparo adequado do solo; fertilização balanceada, evitando crescimento vegetativo excessivo das plantas; utilização de sementes de boa qualidade fitossanitária e fisiológica; semeadura em período mínimo de tempo e no sentido oposto ao predominante do vento; incorporação de restos culturais; profundidade de semeadura uniforme; densidade de semeadura recomendada para a cultivar ou sistema de produção.

Outras práticas importantes incluem o controle de plantas daninhas; destruição de plantas voluntárias e doentes; boa nivelação do solo; manutenção do nível adequado da água de irrigação durante o ciclo da planta; dimensionamento adequado dos sistemas de irrigação e drenagem; troca de escolha de cultivares a cada 3 ou 4 anos; semeadura no início da estação chuvosa; uso de fungicidas aplicados no tratamento de sementes e pulverização das partes aéreas das plantas.

A proteção contra a brusone das panículas é feita preventivamente por meio de pulverizações com fungicidas sistêmicos: uma aplicação deve ser feita ao final do período de emborrachamento e a outra quando houver até 5% de emissão de panículas.

Fonte:Embrapa Foto: Cláudio Bezerra (BRSMG Linhagens de Curinga que foram editadas e inoculadas com  Magnaporthe oryzae para verificar resistência à explosão) e Raquel Neves (BRSMG Plantas de arroz Curinga não editadas mostrando sintomas típicos de explosão)