Genes aceleram pesquisa em cultivos resistentes à seca
Descoberta foi feita em laboratório do Departamento de Energia dos EUA
Cientistas do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia dos Estados Unidos identificaram um conjunto de genes que permitirá a plantas resistentes à seca a sobreviver em condições semiáridas. Essas plantas crescem em lugares secos mantendo seus estômatos, ou poros, fechados durante a conservação da água e abertos à noite para coletar dióxido de carbono. Essa forma de fotossíntese, conhecida como metabolismo do ácido crassulaceano, evoluiu depois de milhões de anos, desenvolvendo características de economia de água em plantas como Kalanchoe, orquídea e abacaxi.
“O metabolismo do ácido crassulaceano é um mecanismo provado como melhorador da eficiência da água em plantas. Como revelamos que os blocos que fazem a fotossíntese desse metabolismo, nós seremos aptos a desenvolver os processos metabólicos de cultivos pesados em água com arroz, trigo, soja e álamo para acelerar a adaptação deles a ambientes com água limitada”, afirmou o co-autor do estudo Xiaohan Yang.
Os cientistas estão examinando uma variedade de plantas resistentes à seca para revelar o mistério da fotossíntese do metabolismo do ácido crassulaceano. Para este trabalho, a equipe do laboratório sequenciou o genoma do Kalanchoe, um modelo emergente da pesquisa genômica do metabolismo em função do seu genoma relativamente pequeno e a acessibilidade para modificação genética.
A equipe investigou e comparou os genomas dos cultivos usando o supercomputador Titan do laboratório Oak Ridge. “É amplamente aceito que algumas não relacionadas exibem características similares em condições ambientais similares, um processo conhecido como evolução convergente”, disse Yang.
Eles identificaram 60 genes que mostraram evolução convergente em espécies com esse metabolismo, incluindo a expressão de mudanças em 54 genes de dia e à noite, bem como a convergência de sequência de proteína em seis genes. Em particular, a equipe descobriu uma nova variante de fosfoenolpiruvato carboxilase. A variante é uma importante enzima “trabalhadora” para a fixação noturna do dióxido de carbono em um ácido málico. O ácido málico é então convertido de novo em dióxido de carbono para a fotossíntese durante o dia.
“Essas mudanças convergentes em expressão do gene e sequências de proteína que podem ser introduzidas em plantas que dependem da fotossíntese tradicional, acelerando a evolução delas para usar água de maneira eficiente”, disse Yang. O estudo foi publicado na revista Nature Communications.