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Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Davis, e uma equipe internacional de cientistas usaram a ferramenta de edição de genoma CRISPR-Cas para criar plantas de arroz resistentes a doenças, de acordo com um novo estudo publicado na revista. Natureza 14 de junho.
Ensaios de campo em pequena escala na China mostraram que a variedade de arroz recém-criada, desenvolvida por meio da edição do genoma de um gene recém-descoberto, exibiu altos rendimentos e resistência ao fungo que causa uma doença grave chamada brusone do arroz. O arroz é uma cultura essencial que alimenta metade da população mundial.
Guotian Li, co-autor principal do estudo, descobriu inicialmente um mutante conhecido como um mutante que imita a lesão enquanto trabalhava como bolsista de pós-doutorado no laboratório de Pamela Ronald na UC Davis. Ronald é co-autor principal e professor ilustre no Departamento de Patologia Vegetal e no Centro de Genoma.
“É um grande passo que sua equipe foi capaz de melhorar este gene, tornando-o potencialmente útil para os agricultores. Isso o torna importante”, disse Ronald.
As raízes da descoberta começaram no laboratório de Ronald, onde eles criaram e sequenciaram 3.200 cepas distintas de arroz, cada uma possuindo diversas mutações. Entre essas cepas, Guotian identificou uma com manchas escuras nas folhas.
“Ele descobriu que a cepa também era resistente à infecção bacteriana, mas era extremamente pequena e de baixo rendimento”, disse Ronald. “Esses tipos de mutantes que imitam lesões já foram encontrados antes, mas apenas em alguns casos eles foram úteis para os agricultores devido ao baixo rendimento”.
Trabalhando com CRISPR
Guotian continuou a pesquisa quando ingressou na Huazhong Agricultural University em Wuhan, China.
Ele usou o CRISPR-Cas9 para isolar o gene relacionado à mutação e usou a edição do genoma para recriar esse traço de resistência, identificando finalmente uma linhagem de bom rendimento e resistente a três patógenos diferentes, incluindo o fungo causador da brusone do arroz.
Em testes de campo em pequena escala plantados em áreas com muitas doenças, as novas plantas de arroz produziram cinco vezes mais do que o arroz de controle, que foi danificado pelo fungo, disse Ronald.
“A brusone é a doença mais grave das plantas no mundo porque afeta praticamente todas as regiões produtoras de arroz e também porque o arroz é uma cultura enorme”, disse Ronald.
aplicações futuras
Os pesquisadores esperam recriar essa mutação em variedades de arroz comumente cultivadas. Atualmente, eles apenas otimizaram esse gene em uma variedade modelo chamada “Kitaake” que não é amplamente cultivada. Eles também esperam atingir o mesmo gene no trigo para criar um trigo resistente a doenças.
“Muitos desses mutantes que imitam lesões foram descobertos e meio que deixados de lado porque têm baixo rendimento. Esperamos que as pessoas possam ver alguns deles e ver se podem editá-los para obter um bom equilíbrio entre resistência e alto rendimento”, disse Ronald.
Rashmi Jain, do Departamento de Patologia Vegetal e Centro de Genoma da UC Davis, também contribuiu para a pesquisa, assim como cientistas do BGI-Shenzhen, Huazhong Agricultural University, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Northwest A&F University e Shandong Academy of Agricultural Sciences, China; o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e a UC Berkeley; a Universidade de Adelaide, Austrália; e a Universidade de Bordeaux, na França.
A pesquisa no laboratório Ronald foi apoiada pela National Science Foundation, National Institutes of Health e Joint Bioenergy Institute, financiada pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos.
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