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Um importante estudo internacional explicou como o trigo ajudou a transformar o mundo antigo em seu caminho para se tornar a cultura icônica que hoje ajuda a sustentar uma população global de oito bilhões.
“Nossas descobertas lançam nova luz sobre um evento icônico em nossa civilização que criou um novo tipo de agricultura e permitiu que os humanos se estabelecessem e formassem sociedades”, disse o professor Brande Wulff, pesquisador de trigo na KAUST (Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah) e um dos principais autores do estudo que aparece em Natureza.
O professor Cristobal Uauy, líder de grupo no John Innes Centre e um dos autores do estudo, disse: “Este trabalho exemplifica a importância da colaboração global e do compartilhamento de dados e sementes entre países; podemos alcançar muito combinando recursos e conhecimentos entre institutos e fronteiras internacionais.”
O segredo do sucesso do trigo-pão, de acordo com pesquisas de institutos que compõem o Open Wild Wheat Consortium (OWWC), está na diversidade genética de uma gramínea selvagem chamada Aegilops tauschii.
O trigo-pão é um híbrido entre três gramíneas selvagens contendo três genomas (A, B e D) dentro de uma planta complexa.
Aegilops tauschii, uma erva daninha discreta, forneceu o genoma D do trigo para pão quando cruzou com o trigo para macarrão cultivado no Crescente Fértil, em algum momento entre oito e onze mil anos atrás.
A hibridização casual nas margens do sul do Mar Cáspio gerou uma revolução agrícola. O cultivo de trigo para pão se espalhou rapidamente por uma ampla gama de novos climas e solos, à medida que os fazendeiros adotaram entusiasticamente essa nova safra dinâmica, com seu alto teor de glúten que cria uma massa de pão elástica e mais arejada.
Esse rápido avanço geográfico tem intrigado os pesquisadores de trigo. Não existe trigo selvagem: e o tipo de evento de hibridização que adicionou o novo genoma D aos genomas A e B existentes do trigo criou um gargalo genético, pelo qual a nova espécie teve uma diversidade genética muito reduzida em comparação com as gramíneas selvagens ao redor.
Esse efeito de gargalo, somado ao fato de que o trigo é uma espécie endogâmica — o que significa que é autopolinizador — sugeriria que o trigo para pão pode ter dificuldades fora de suas origens no Crescente Fértil. Então, como ele se tornou tão viajado e amplamente adotado na região?
Para resolver esse enigma, a colaboração internacional reuniu um painel de diversidade de 493 acessos únicos abrangendo a distribuição geográfica de Aegilops tauschii, do noroeste da Turquia ao leste da China.
Deste painel, os pesquisadores selecionaram 46 acessos que refletiam as características da espécie e a diversidade genética, para criar um Pangenoma, um mapa genético de alta qualidade de Aegilops tauschii.
Usando esse mapa, eles escanearam 80.000 variedades locais de trigo para pão — variedades adaptadas localmente — mantidas pelo CIMMYT e coletadas ao redor do mundo.
Esses dados mostraram que cerca de 75% do genoma D do trigo-pão é derivado da linhagem (L2) de Aegilops tauschii, que se origina do sul do Mar Cáspio. Os 25% restantes de sua composição genética são derivados de linhagens em toda a sua extensão.
“Esse influxo de 25% de material genético de outras linhagens de tauschii contribuiu e definiu o sucesso do trigo-pão”, disse o professor Simon Krattinger, principal autor do estudo.
“Sem a viabilidade genética que essa diversidade traz, provavelmente não comeríamos pão na escala que comemos hoje. Caso contrário, o trigo para pão hoje seria uma cultura regional — importante para o Oriente Médio, mas duvido que teria se tornado globalmente dominante sem essa plasticidade que permitiu que o trigo para pão se adaptasse.”
Um estudo anterior da OWWC revelou a existência de uma linhagem distinta de Aegilops tauschii geograficamente restrita à atual Geórgia na região do Cáucaso — a 500 quilômetros do Crescente Fértil. Esta linhagem de Aegilops tauschii (L3) é significativa porque forneceu ao trigo para pão o gene mais conhecido para qualidade de massa.
Neste estudo, os pesquisadores levantaram a hipótese de que, se essa fosse uma introgressão histórica, semelhante a uma pegada genética neandertal no genoma humano, eles encontrariam raças locais nas coleções do CIMMYT que tivessem uma proporção maior dela.
A análise de dados mostrou que as variedades nativas de trigo CIMMYT coletadas na região da Geórgia continham 7% de introgressões L3 no genoma, sete vezes mais do que as variedades nativas de trigo-pão coletadas no Crescente Fértil.
“Usamos as acessões L3 tauschii como cobaia para rastrear e traçar as hibridizações usando 80.000 variedades locais de trigo-pão”, disse o professor Krattinger.
“Os dados corroboram perfeitamente uma imagem em que o trigo para pão surge no sul do Cáspio, depois, com a migração e a expansão agrícola, chega à Geórgia e aqui, com o fluxo genético e as hibridizações com as acessões L3 peculiares, geneticamente distintas e geograficamente restritas, resulta no influxo de novo material genético.”
“Este é um dos aspectos inovadores do nosso estudo e confirma que, usando nossos novos recursos, podemos rastrear a dinâmica dessas introgressões no trigo-pão.”
Além de resolver esse mistério biológico antigo, o novo Pangenome e germoplasma de código aberto Aegilops tauschii disponibilizados pelo OWWC estão sendo usados por pesquisadores e criadores em todo o mundo para descobrir novos genes de resistência a doenças que protegerão as plantações de trigo contra pragas agrícolas antigas, como a ferrugem do trigo. Eles também podem minerar essa espécie de grama selvagem em busca de genes resilientes ao clima que podem ser criados em cultivares de trigo de elite.
Pesquisadores do John Innes Centre trabalharam em estreita colaboração com colegas da KAUST usando abordagens bioinformáticas para rastrear os níveis de DNA contribuídos ao trigo pela linhagem L3 de Aegilops tauschii.
O professor Uauy concluiu: “O estudo destaca a importância de manter recursos genéticos como a Unidade de Recursos de Germoplasma financiada pelo BBSRC aqui no John Innes Centre, que mantém coleções históricas de gramíneas selvagens que podem ser usadas para desenvolver características valiosas como resistência a doenças e pragas no trigo moderno.”
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