O trigo é um alimento básico na dieta de várias culturas. Aumentar a eficiência da produção de trigo ajudaria a alimentar mais pessoas e reduzir os custos agrícolas associados. A engenharia genética tem o potencial de gerar melhores cultivares de trigo com as características que desejamos, mas, infelizmente, o trigo também é uma das safras mais difíceis de modificar geneticamente. Isso porque o trigo é resistente à "transformação", processo de introdução de novos genes nas células para que sejam incorporados ao genoma e passados ??para a próxima geração, mesmo com o desenvolvimento de um sistema de transformação de plantas bem-sucedido que usa Agrobacterium tumefaciens .
A cultivar de trigo mais fácil de transformar é 'Fielder', desenvolvida na década de 1970 pela Universidade de Idaho, mas os cientistas não sabem por que essa cultivar em particular é tão passível de transformação quando outras não. Além disso, as dificuldades em transformar outras cultivares de trigo limitam os aprimoramentos genéticos que podem ser realizados nesta cultura chave. Sem querer recuar diante de um desafio, um grupo de cientistas, liderado pelo Dr. Kazuhiro Sato, do Instituto de Ciências e Recursos Vegetais da Universidade de Okayama, reuniu o genoma 'Fielder' e os organizou espacialmente em cromossomos.
Uma melhor compreensão dos genomas do trigo é um passo para resolver esse problema, e os cientistas estão trabalhando arduamente para descobrir a sequência genética do trigo. Na verdade, em um grande projeto publicado em 2020, os cientistas sequenciaram o máximo que puderam de genomas inteiros de 10 cultivares de trigo. No entanto, a tecnologia de sequenciamento está avançando constantemente, e um estudo publicado este ano descobriu que um processo chamado sequenciamento de consenso circular (CCS) pode ler com rapidez e precisão longas seções do genoma da cevada, capturando a sequência completa da maioria dos genes.
"A técnica CCS pode preencher quaisquer lacunas de sequenciamento de esforços anteriores de sequenciamento, ao mesmo tempo que é mais simples e razoavelmente econômica. Então, percebemos que o CCS funcionaria tanto para trigo quanto para cevada e seguimos em frente para usá-lo com sucesso. Nosso trabalho aqui representa o próximo padrão na análise de sequenciamento do genoma do trigo ", explicou o Dr. Sato. Suas descobertas foram publicadas na íntegra na DNA Research.
Depois de sequenciar o genoma de 'Fielder' usando CCS, os pesquisadores usaram outra técnica chamada captura de conformação de cromossomos de alto rendimento para organizar as sequências em cromossomos individuais. A equipe comparou seus resultados com genomas publicados anteriormente e tirou várias conclusões importantes.
Primeiro, seu genoma gerado por CCS combinou com os genomas anteriores em estrutura e qualidade, mas é menos complexo de executar. Em segundo lugar, 'Fielder' não tem um conjunto de genes incomum em comparação com as 10 cultivares de trigo do estudo de 2020. Terceiro, as comparações com sequências de uma planta de trigo mutante criada anteriormente indicaram que o genoma gerado por CCS é útil para verificar o sucesso de esforços anteriores de edição de genoma. Por exemplo, a equipe foi capaz de confirmar quatro regiões de inserção do transgene no trigo mutante. Eles também foram capazes de encontrar regiões que são candidatas a mutações fora do alvo, que são casos em que a modificação genética ocorre em locais indesejados do genoma. Esta descoberta beneficia claramente os esforços futuros para reduzir os efeitos fora do alvo durante a edição do genoma.
Quando solicitado a discutir as implicações de sua pesquisa, o Dr. Sato comentou: "Muitos países, incluindo os Estados Unidos e o Japão, estão considerando seriamente o cultivo de trigo geneticamente modificado para melhorar a produtividade da cultura. Demonstramos aqui que a técnica CCS é eficaz no genoma de trigo altamente complexo, e esperamos que isso incentive mais pesquisadores a analisar haplótipos de trigo que eles almejam para engenharia genética. Além disso, a sequência de genoma de alta qualidade que geramos é necessária para melhorar a eficiência da edição do genoma no 'Fielder' e para demonstrar que quaisquer novas modificações são seguras para consumo humano - sem quaisquer mutações indesejadas em algum lugar que não esperávamos. "
