A planta de cultivo ideal é saborosa e de alto rendimento, além de ser resistente a doenças e pragas. Mas se os genes relevantes estiverem distantes em um cromossomo, algumas dessas características positivas podem ser perdidas durante a reprodução. Para garantir que os traços positivos possam ser transmitidos juntos, os pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) usaram tesouras moleculares CRISPR/Cas para inverter e, assim, desativar geneticamente nove décimos de um cromossomo. As características codificadas nesta parte do cromossomo tornam-se “invisíveis” para a troca genética e podem, assim, ser transmitidas inalteradas. Os pesquisadores relataram suas descobertas em Plantas Naturais.
A edição, inserção ou supressão direcionada de genes em plantas é possível com a tesoura molecular CRISPR/Cas. (CRISPR significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.) Este método pode ser usado para tornar as plantas mais resistentes a pragas, doenças ou influências ambientais. “Nos últimos anos, conseguimos pela primeira vez usar o CRISPR/Cas não apenas para editar genes, mas também para alterar a estrutura dos cromossomos”, diz o professor Holger Puchta, que há 30 anos pesquisa aplicações para tesouras genéticas com seu equipe do Instituto de Botânica do KIT. “Os genes são arranjados linearmente ao longo dos cromossomos. Ao mudar sua sequência, conseguimos mostrar como as características desejadas nas plantas podem ser separadas das indesejáveis.”
Agora, os pesquisadores conseguiram impedir a troca genética que normalmente faz parte do processo hereditário, mas pode quebrar as ligações entre as características. “Podemos desligar um cromossomo quase completamente, tornando-o invisível, de modo que todas as características desse cromossomo possam ser transmitidas em um pacote”, diz Puchta. Até agora, para que as características de uma planta fossem transmitidas juntas, os genes dessas características precisavam estar próximos uns dos outros no mesmo cromossomo. Se esses genes estiverem mais distantes em um cromossomo, eles geralmente são separados durante a herança, de modo que uma característica benéfica pode ser perdida durante o processo de reprodução.
Aprendendo com a natureza: a engenharia cromossômica impede a troca genética
Em suas pesquisas, os cientistas seguiram o exemplo da natureza. “Essas reversões, ou inversões – uma espécie de invisibilidade genética – também ocorrem com frequência em menor escala em plantas silvestres e cultivadas. Aprendemos com a natureza e aplicamos e ampliamos nosso conhecimento sobre o processo natural”, diz Puchta.
Em colaboração com o professor Andreas Houben, do Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Pesquisa de Plantas Culturais (IPK), Puchta e sua equipe inverteram nove décimos de um cromossomo no organismo modelo Arabidopsis thaliana (thale agrião). Somente nas extremidades do cromossomo os genes retinham sua sequência original. “Com esses fragmentos, o cromossomo pode passar para a próxima geração assim como os demais cromossomos e não se perder completamente”, diz Puchta.
Permitindo o Cultivo Futuro de Plantas de Cultura Mais Eficientes e Robustas
Para produzir colheitas de forma eficiente, é importante combinar o máximo possível de características favoráveis em uma planta. “É claro que os criadores de plantas querem que seus produtos tenham um bom sabor, tenham o máximo de vitaminas possível e também sejam resistentes a doenças. Com nosso método, podemos facilitar isso no futuro”, diz Puchta.