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Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por cientistas da UMD sequenciou o genoma completo do trigo einkorn, a primeira cultura domesticada do mundo e traçou sua história evolutiva. As informações ajudarão os pesquisadores a identificar características genéticas como tolerância a doenças, seca e calor, e reintroduzir essas características no trigo moderno. É um grande passo na corrida para proteger o abastecimento mundial de alimentos das mudanças climáticas e do clima cada vez mais severo esperado nos próximos anos.
O novo genoma de referência e a história evolutiva são publicados na revista Natureza.
“A coisa mais emocionante sobre ter este genoma sequenciado é que o einkorn é realmente uma espécie modelo que podemos usar para pesquisa, não apenas como referência para pão de trigo, mas outros pequenos grãos como centeio, cevada, aveia”, disse Adam Schoen, um co-primeiro autor do papel e um Ph.D. aluno trabalhando com o professor Vijay Tiwari no Departamento de Ciência Vegetal e Arquitetura Paisagista da UMD.
Cultivado há 12.000 anos, acredita-se que o trigo einkorn seja a primeira cultura cultivada por humanos. À medida que a agricultura se espalhou pelo mundo, as pessoas substituíram o einkorn pelo trigo para pão, que cultivaram seletivamente para características como tamanho de grão grande e fácil debulha. Ao longo de séculos de cultivo e seleção intensivos, o trigo para pão perdeu sua resistência natural à seca, calor e pragas – propriedades que o tornariam resiliente às ameaças atuais das mudanças climáticas.
Mas o einkorn, que ainda é cultivado em vários ambientes e usado em certos pães rústicos, não passou por uma reprodução seletiva tão intensa, o que significa que mantém muitas de suas propriedades resilientes. E ao contrário do trigo para pão, ainda existem variedades selvagens e domesticadas de einkorn.
Determinar qual das centenas de milhares de genes no trigo para pão é responsável pelas propriedades resilientes é uma tarefa assustadora. É aí que entra o einkorn. Tiwari lidera um programa de reprodução em larga escala que visa reintroduzir genes de resiliência no trigo para pão e está usando o einkorn para ajudar.
Ao comparar o genoma do einkorn com o genoma do trigo para pão, que foi sequenciado com sucesso em 2018, os pesquisadores agora podem procurar incompatibilidades, reduzindo os alvos potenciais para características genéticas que diferem entre os grãos de trigo antigos e modernos. O novo estudo sequenciou a variedade doméstica e selvagem de einkorn, identificando cerca de cinco bilhões de pares de bases que se combinam para formar genes individuais e colocando-os na ordem correta.
O estudo demonstrou que o einkorn pode ser usado para mapear características no trigo para pão, mostrando que o gene que influencia o número de brotos que uma planta emite de sua base é o mesmo gene em ambos os grãos. Desde a conclusão deste estudo, os pesquisadores da UMD já começaram a identificar genes economicamente importantes, como os do tamanho do grão, e criá-los seletivamente em trigo para pão.
O genoma de referência também permite aos cientistas traçar a história evolutiva do trigo einkorn, que fornece informações sobre a história humana. Os pesquisadores descobriram que o einkorn foi hibridizado muitas vezes desde sua domesticação inicial e dispersão pela Europa e Ásia Central. Uma análise detalhada do genoma poderia informar estudos antropológicos de migração e assentamento humanos.
Outro avanço significativo do estudo foi a velocidade com que os pesquisadores sequenciaram todo o genoma de referência do einkorn. Embora o genoma do trigo para pão tenha levado mais de uma década para ser sequenciado, o estudo atual foi concluído em pouco mais de um por ano. Os pesquisadores creditam a colaboração de especialistas internacionais no consórcio de cultivo de trigo que Tiwary lidera. Com especialistas em seis países em quatro continentes, a equipe aplicou os métodos e tecnologias mais avançados de várias áreas de especialidade à tarefa.
“Este é o primeiro passo”, disse Tiwari “Não estamos apenas criando genes einkorn em trigo para pão, mas agora temos a chance de melhorar o einkorn para torná-lo mais fácil de cultivar e colher, porque é mais saudável e nutritivo do que o trigo para pão. .”
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