Inovação na edição genômica do milho tropical pode acelerar a pesquisa agrícola no país

Três das cinco linhagens tropicais foram transformadas com sucesso usando a estratégia de expressão de genes morfogênicos, chegando a taxas de eficiência três vezes maiores do que a média dos protocolos

Agência FAPESP * – Os pesquisadores do Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada à Mudanças Climáticas (GCCRC), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e Embrapa, desenvolveram um protocolo para acelerar a edição genômica de plantas de milho para a região tropical.

Um artigo, publicado na revista Frontiers in Genome Editing, mostrou os resultados da aplicação de um protocolo de transformação genética baseado no uso de “reguladores morfogênicos” para as linhagens tropicais de milho, que se mostrou três vezes mais eficiente quando comparado com o protocolo-modelo, que é baseado em linhagem temperada.

O estudo foi realizado com plantas de uso proprietário e público, o que facilita o acesso a novas pesquisas. A edição genômica na agricultura é considerada uma ferramenta poderosa para enfrentar as mudanças climáticas já que possibilita, por exemplo, o desenvolvimento mais rápido de variedades agrícolas mais tolerantes à seca e a doenças ou mais nutritivas.

Em 2023, o Brasil tornou-se o maior exportador, suplantando os Estados Unidos. A região tropical é responsável por 30% da produção mundial do cereal. Entretanto, a produtividade do milho em regiões tropicais está significativamente aquém daquela nas áreas temperadas. Segundo os autores do artigo, essa disparidade decorre de desafios como a baixa fertilidade do solo, infestações de pragas e cultivo dependente da chuva, agravados por uma história de melhoramento genético recente em comparação com as variedades de milho temperadas.

As linhagens de milho usadas como modelo de estudo são em sua maioria de regiões temperadas, cujo desempenho nos testes de campo no Brasil não é satisfatório. “Estas plantas não estão adaptadas ao clima tropical, e assim não tem uma performance tão boa nessas regiões”, explica José Hernandes Lopes Filho, autor do estudo desenvolvido durante seu estágio de pós-doutoramento no GCCRC.

Outra barreira nos processos de edição de milho é a baixa eficiência dos protocolos tradicionais de transformação genética, um método pelo qual um DNA externo – que, neste caso, contém genes que promovem a edição genômica – é introduzido nas células, permitindo a expressão ou alteração de genes específicos.

Na pesquisa, os autores exploraram uma nova estratégia de biologia molecular que se mostra bastante promissora na transformação de milho: o uso de genes que estimulam o processo de regeneração das plantas transformadas – os chamados genes reguladores morfogênicos. “O protocolo que usamos, desenvolvido pelo nosso colaborador Laurens Pauwels, na Bélgica, foi preparado para uma linhagem temperada e funcionou muito bem para mais da metade das linhagens tropicais que testamos”, relata Ricardo Dante, autor do estudo e pesquisador da Embrapa Agricultura Digital e pesquisador principal do GCCRC.

Três das cinco linhagens tropicais foram transformadas com sucesso usando a estratégia de expressão de genes morfogênicos, chegando a taxas de eficiência três vezes maiores do que a média dos protocolos que não usam esta estratégia, alcançando 6,63%.

“Agora temos uma linhagem de estudo mais adaptada às condições de campo local”, aponta Hernandes. Isso significa linhagens com alta suscetibilidade à transformação, capacidade de gerar plântulas saudáveis e agronomicamente adequadas para estudos em condições reais de produção no país.

A pesquisa, que contou com o apoio da FAPESP (22/04929-3, 20/10677-1 e 22/04930-1), é resultado da parceria do GCCRC com VIB Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB), da Bélgica, e com a pesquisadora visitante Sofya Gerasimova, do Instituto de Citologia e Genética da Academia Russa de Ciências e da Universidade Estadual de Novosibirsk (Rússia), também apoiada pela FAPESP.

(* Com informações da Assessoria de Comunicação do GCCRC).