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– O trigo para pão é enormemente adaptável a diferentes condições regionais. Sua grande diversidade genética é resultado do cruzamento de numerosos fragmentos cromossômicos de gramíneas silvestres.
Courtesy UZH: O resultado do estudo mostra as sequências do genoma de dez variedades de trigo de quatro continentes, que um consórcio internacional com a participação de pesquisadores da Universidade de Zurique já decifrou.
Uma variedade de trigo-pão que prospera esplendidamente na Suíça continua sendo erva pobre na Índia. Essa adaptabilidade às condições climáticas regionais e fatores ambientais torna o trigo a cultura mais importante do mundo. Ele foi cultivado por cerca de 8.000 anos. Desde então, foram criadas mais de 560.000 variedades diferentes, que são armazenadas em bancos internacionais de sementes. A base genética responsável pela diversidade e adaptabilidade do trigo era amplamente desconhecida até agora.
Genoma de dez variedades de trigo completamente determinado
Apenas o genoma de uma antiga variedade local chinesa foi decifrado até agora. Por muitos anos, ela serviu de planta para pesquisas como modelo, mas difere muito das propriedades das variedades agrícolas modernas de trigo.
Agora, um consórcio internacional liderado pela Universidade de Saskatchewan com mais de 100 pesquisadores de nove países – incluindo biólogos vegetais e evolucionários da Universidade de Zurique (UZH) – tem a composição genética de dez variedades de trigo para pão da América do Norte, Ásia, Austrália e Europa na íntegra e em grandes quantidades Qualidade sequenciada.
“As dez variedades representam uma parte significativa da diversidade mundial de trigo. Os dados do genoma, que estão disponíveis gratuitamente para todos os interessados, representam um recurso importante para a humanidade ”, afirma Beat Keller, professor do Instituto de Plantas e Microbiologia do UZH.
Fragmentos de cromossomos de gramíneas selvagens cruzados
Com cerca de 100.000 genes em 21 cromossomos, o genoma do trigo é cerca de cinco vezes maior do que o humano. Como outros tipos de grãos, o trigo para pão de hoje tem um conjunto múltiplo de cromossomos que são criados por meio da hibridização e fusão de três plantas-mãe diferentes.
“Conseguimos encontrar inúmeras diferenças na estrutura do genoma das variedades de trigo examinadas. Eles diferem em particular nos grandes fragmentos de cromossomos que foram cruzados com gramíneas selvagens em algum momento no passado ”, acrescenta o pesquisador Thomas Wicker do UZH, um dos últimos autores do estudo.
Embora alguns desses fragmentos tenham sido transferidos para o trigo por meio de cruzamentos direcionados, a origem da maioria dos fragmentos ainda é desconhecida.
Exceder os limites das espécies leva à diversidade
Se fragmentos de cromossomos de gramíneas selvagens cruzam para o trigo, o limite da espécie é excedido. Segundo os cientistas, esse processo é uma base biológica importante para a diversidade e adaptabilidade da especie.
Isso é exemplificado pelas grandes diferenças no tipo e número de receptores imunológicos que eles descobriram nas sequências do genoma. “Essa variabilidade mostra que as diferentes variedades se adaptaram a doenças de plantas em diferentes regiões, como vírus e fungos, ou pragas, como insetos”, diz Wicker.
Garanta uma demanda crescente graças a uma criação mais direcionada
De acordo com Kentaro Shimizu, professor do UZH no Instituto de Biologia Evolutiva e Ciências Ambientais, o conjunto triplo de cromossomos dá ao trigo outra vantagem evolutiva: “Genes individuais podem mudar, enquanto outras cópias dos mesmos genes mantêm sua função original.
A planta, portanto, tem um repertório maior de possibilidades e é mais adaptável. ” Como os pesquisadores do UZH mostram em uma publicação adicional usando o exemplo da variedade de pão japonês e trigo “Norin 61”, o “10+ Wheat Genome Project”, permite não apenas a descoberta de genes agronomicamente importantes para características de qualidade e resistência, mas também o melhoramento de variedades de trigo de uma maneira mais direcionada para atender à crescente demanda global para garantir a demanda também no futuro.
References:
Sean Walkowiak, Liangliang Gao, Cecile Month et. al. Vários genomas de trigo revelam variação global no melhoramento moderno. Natureza. 25 de novembro de 2020. DOI: 10.1038 / s41586-020-2961-x
Kentaro K. Shimizu, Dario Copetti, Moeko Okada, Thomas Wicker et al. Conjunto do genoma De Novo da cultivar de trigo japonesa Norin 61 destaca a variação funcional na época de floração e os genes de resistência a Fusarium em genótipos do leste asiático. Plant and Cell Physiology. Novembro de 2020. DOI: 10.1093 / pcp / pcaa152
Financiamento do estudo:
A variedade de trigo suíço “ArinaLrFor” também estava entre os dez genomas de trigo que foram decodificados. O projeto foi financiado pela Secretaria Federal de Agricultura FOAG, UZH e associações e empresas das áreas de melhoramento de trigo, produção de trigo e Indústria de panificação.
A variedade de trigo japonesa “Norin 61” foi decifrada por pesquisadores do UZH em colaboração com a Agência de Ciência e Tecnologia do Japão JST.
Contato:
PD Dr. Thomas Wicker Prof. Dr. Beat Keller
Tel. +41 44 634 82 52 Tel. +41 44 634 82 30
Email: wicker@botinst.uzh.ch Email: bkeller@botinst.uzh.ch Institute of Plants and Microbiology Zurich University
Prof. Dr. Kentaro K. Shimizu
Tel. +41 44 635 67 40
Email: kentaro.shimizu@ieu.uzh.ch Institute of Evolutionary Biology and Environmental Sciences Zurich University
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