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Mutação em gene de arroz único cancela esterilidade

Estudo foi realizado no Japão
Por: -Leonardo Gottems
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Cientistas empregaram com êxito a mutagênese para identificar o gene que cause esterilidade híbrida no arroz, que é uma grande barreira reprodutiva entre espécies. O sucesso deles é esperado para ajudar a elucidar a base genética da interespecificidade híbrida da esterilidade, que é importante não só para entender a biologia evolucionária, mas também para melhorar os cultivos para produção de alimentos.

Existem duas espécies de arroz: uma asiática (Oryza sativa) e uma africana (O. Gablerrima). As espécies africanas são tolerantes a vários estresses bióticos e abióticos como alta temperatura, trazendo uma fonte valorosa de genes que poderia ser útil em produção de arroz. No entanto, a barreira reprodutiva interespecífica fica no caminho de usar as espécies africanas em programas de cruzamento com espécies asiáticos. As obtidas através da hibridização das duas espécies trazem nenhuma semente quando são cultivadas. Isso é conhecido como esterilidade híbrida.

Para identificar a causa da infertilidade, o professor-assistense Yohei Koide e o Professor Assistente Akira Kanazawa da Universidade de Hokkaido junto com outros colaboradores como Yoshimichi Fukura e o professor Yutaka Okumoto da Universidade de Kioto se concentraram no gene S1 locus, que é conhecido por estar envolvido na esterilidade híbrida. A equipe criou várias sementes híbridas heterozigoto para o S1 locus, que é sujeto a irradiação de feixe de íons pesados para induzir mutações. Os experimentos de irradiação foram conduzidos no município de Riken.

Enquanto acontecia seleção de mutantes, eles encontraram plantas que produziram sementes, portanto férteis, apesar de serem um heterozigoto para o S1 locus. A análise subsequente para o S1 locus encontrou a eliminação do gene da codificação de peptidase chamado de SSP. Quando a equipe trouxe o SSP intacto nas espécies asiáticas pela transformação de experimento e cruzou o transformante com o mutante, a esterilidade híbrida voltou, mostrando que o SSP é causal. A transformação sozinha não demonstrou esterilidade, sugerindo que o SSP é indispensável, mas não suficiente para a esterilidade híbrida.

A equipe então pesquisou a evolução do SSP e encontrou que o gene está presente somente nas espécies africanas e algumas outras espécies nativas, não a asiática. Isso significa que o gene foi adquirido ou perdido em certos caminhos evolutivos e mantido nos limites interespecíficos.

“Nosso estudo mostra que a barreira interespecífica pode ser superada por uma disrupção de um único gene. Mais pesquisa poderia ajudar a melhorar os programas de cruza e melhorar o rendimento de arroz para resolver a escassez de alimentos em populações crescentes”, diz Yohei Koide.

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