Novas descobertas na genética do milho poderão ajudar a produzir culturas mais produtivas e resistentes

Ao analisar o ADN de diferentes células em cerca de 200 linhas de plantas de milho, uma investigação conduzida pela Universidade de Michigan revelou conhecimentos que poderão ajudar os agricultores a adaptar melhor as suas culturas a um ambiente em rápida mutação.

O novo estudo liderado por Alexandre Marand revela informações anteriormente ocultas sobre a atividade dos genes em diferentes tipos de células. Este facto fornece um contexto essencial que ajuda a compreender melhor a relação entre a biologia molecular de uma linhagem e os seus traços facilmente visíveis, ou seja, o seu fenótipo. Isto inclui caraterísticas como o número de espigas de milho que uma planta tem e o tamanho dessas espigas.

“Uma das coisas que é realmente notável para mim é que, talvez há uma década, quando este tipo de estudos começou a ser publicado, estávamos apenas a tentar associar uma alteração genética à forma como os fenótipos se alteravam”, diz Marand, professor assistente de biologia molecular, celular e do desenvolvimento. “O que este estudo mostra é que, na verdade, a maior parte da variação fenotípica provém de alterações na regulação de um gene: quando o gene é expresso, onde é expresso e em que quantidade é expresso”, acrescenta.

Outra forma de ver isto é que houve uma desconexão, numa fase intermédia, entre a nossa compreensão da genética vegetal e as caraterísticas de uma planta.

Os cientistas sequenciaram pela primeira vez o genoma completo do milho há mais de 15 anos e, desde então, desenvolveram a capacidade de detetar até diferenças subtis no código genético entre espécimes. Mas estas diferenças a nível molecular muitas vezes não eram responsáveis pelas diferenças em grande escala que mais interessam aos agricultores.

Assim, os investigadores começaram a suspeitar que a forma como as diferentes células utilizavam esses genes poderia desempenhar um papel importante. Embora todas as células de um organismo partilhem os mesmos genes, as diferentes células utilizam esses genes de forma diferente.

Nos últimos cinco anos, mais ou menos, a capacidade dos cientistas de investigar os genes das plantas num contexto celular disparou, revela Marand. E o novo estudo da sua equipa, publicado na revista Science, é o último passo significativo nesta tendência promissora.

“Trata-se realmente de ligar os pontos”, diz Marand, que começou o trabalho há alguns anos como bolseiro de pós-doutoramento na Universidade da Geórgia. O trabalho foi agora levado até ao fim graças, em grande parte, a dois pós-doutorados do seu laboratório na U-M: Luguang Jiang e Fabio Gomez-Cano.

“Agora que conseguimos estabelecer essas ligações, podemos separar os diferentes contextos celulares e começar a juntar as coisas para otimizar as plantas ou para otimizar alguma caraterística que nos interesse”, acrescenta.

É um pouco como ter um carro, explica, “onde sabíamos quais eram as diferentes partes e o que faziam, mas não como funcionavam. Obter essa informação dá uma nova apreciação do funcionamento de todo o carro – a planta de milho nesta analogia – e abre novas oportunidades para melhorar o seu desempenho”.

Também ajuda a compreender melhor como o ajuste do funcionamento de um componente influencia os outros no sistema.

“Isto ajuda muito na previsão”, sublinha Marand. “Permite-nos perguntar de antemão: ‘se fizermos alterações, serão elas aditivas ou mesmo sinérgicas? Será que um mais um é igual a dois? Ou talvez seja 10 ou 20 negativo”, adianta.

O trabalho também ajuda a compreender onde estão as melhores oportunidades de sinergia. O milho é originário das regiões tropicais do planeta e evoluiu para variedades que podem agora tolerar até os climas mais temperados do Michigan.

Ao estudar tantas variedades diferentes de milho, o novo estudo lançou muita luz sobre as mudanças evolutivas, ajudando a compreender como o milho mudou à medida que os produtores selecionavam as plantas com melhor desempenho no seu ambiente.

“O que descobrimos é que muitas dessas mudanças envolveram alterações nas sequências reguladoras que estávamos a estudar e que têm consequências únicas em tipos muito específicos de células”, aponta Marand. “Podemos utilizar essa informação para continuar a melhorar as plantas e tornar o milho mais adaptável a diferentes climas”, conclui.