Os pesquisadores do Centro de Genômica Aplicada à Mudanças Climáticas (GCCRC, na sigla em inglês), uma parceria entre a Unicamp e a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), conseguiram realizar um avanço importante com o objetivo de acelerar a edição genômica de plantas de milho para a região tropical. As linhagens tropicais de milho, de maneira geral, não respondem de forma tão eficiente ao processo de transformação genética, necessária para os experimentos de edição genômica. O estudo, publicado na revista Frontiers in Genome Editing, traz a aplicação de um protocolo de transformação genética baseado no uso de “reguladores morfogênicos” para as linhagens tropicais de milho.
O resultado chegou a ser três vezes mais eficiente em tais linhagens quando comparado com o protocolo-modelo, baseado em uma linhagem temperada. O estudo lançou mão de plantas de uso proprietário e público, o que facilitará o desenvolvimento de novas pesquisas. A edição genômica na agricultura é considerada uma ferramenta poderosa perante as mudanças climáticas pois possibilita, por exemplo, o desenvolvimento mais rápido de variedades agrícolas mais tolerantes à seca e a doenças ou mais nutritivas.
Atualmente, os quatro maiores produtores de milho do mundo são os Estados Unidos, a China, o Brasil e a Argentina. Em 2023, o Brasil tornou-se o maior exportador desse produto, 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 fatores como a baixa fertilidade do solo, infestações de pragas e o cultivo dependente da chuva. O quadro revela-se ainda pior porque o melhoramento genético na região começou apenas recentemente se for levado em consideração o melhoramento genético das variedades de milho temperadas.
As linhagens de milho usadas como modelo do estudo são em sua maioria de regiões temperadas, cujo desempenho nos testes de campo feitos no Brasil mostrou-se insatisfatório. “Essas plantas não estão adaptadas ao clima tropical e, assim, não têm uma performance tão boa nessas regiões”, explica José Hernandes, autor do estudo e que desenvolveu sua pesquisa durante um estágio de pós-doutoramento no GCCRC.
Outra barreira nos processos de edição de milho é a baixa eficiência dos protocolos tradicionais de transformação genética. A transformação, um método pelo qual um DNA externo – que, nesse caso, contém genes responsáveis por promover a edição genômica – é introduzido nas células, permite a expressão ou alteração de genes específicos.
Na pesquisa, os autores exploraram uma nova estratégia da biologia molecular bastante promissora na transformação do 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, da Bélgica, foi preparado para uma linhagem temperada e funcionou muito bem para mais da metade das plantas tropicais que testamos”, relata Ricardo Dante, autor do estudo, membro da Embrapa Agricultura Digital e pesquisador 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 essa estratégia, alcançando 6,63%.
“Agora temos uma linhagem de estudo mais adaptada às condições de campo local”, aponta Hernandes. Isso significa obter linhagens com alta susceptibilidade à transformação, uma boa capacidade de gerar plântulas saudáveis e agronomicamente adequadas para estudos em condições reais de produção no país.
Instituições públicas brasileiras na ponta
Outra preocupação do grupo de pesquisadores foi realizar os testes utilizando simultaneamente linhagens comerciais brasileiras e linhagens não proprietárias. Estas últimas vieram do Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (Cimmyt, na sigla em espanhol), uma organização sediada no México que conserva germoplasmas de milho. O GCCRC tornou-se o repositório nacional de algumas linhagens da coleção de germoplasma do Cimmyt no Brasil. Qualquer instituição que queira usar esse material pode contatar o GCCRC. “É importante haver instituições públicas liderando esse processo, de modo que todo mundo possa ter acesso ao conhecimento gerado”, nota Juliana Yassitepe, autora do estudo, membro da Embrapa Agricultura Digital e pesquisadora do GCCRC.
Segundo os autores, o estudo aumenta a disponibilidade atual de plantas que podem ser geneticamente editadas com sucesso, o que vai acelerar a pesquisa biotecnológica no país. “Agora que conseguimos editar e transformar o milho tropical, vamos testar genes desenvolvidos pelo centro mais rapidamente e em condições de campo”, explica Yassitepe. O principal foco do GCCRC é o desenvolvimento de linhagens de milho tolerantes à seca.
A pesquisa, que contou com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), resultou da parceria do GCCRC com o VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie), 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). Gerasimova também recebeu apoio da Fapesp.
Sobre o GCCRC
O Centro de Genômica Aplicada à Mudanças Climáticas integra o Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética da Unicamp. Trata-se de uma iniciativa da Embrapa e da Unicamp – no âmbito do programa Centros de Pesquisa em Engenharia (CPEs), da Fapesp – para o desenvolvimento de plantas adaptadas às condições impostas pelas mudanças climáticas globais. Sua plataforma de pesquisa envolve ferramentas de bioinformática, edição gênica, transformação, microbioma, fenotipagem, propriedade intelectual e assuntos regulatórios.
