Edição gênica e a volta às origens

Edição XXIII | 01 - Jan . 2019

Liliane Henning - liliane.henning@embrapa.br

    O melhoramento genético é um instrumento que tem papel fundamental na melhoria da performance agronômica de diversas culturas de importância econômica no Brasil e no mundo. Por meio dessa ciência, características de interesse agronômico têm sido introduzidas em diversas espécies, na maioria das vezes com foco principal no aumento em produtividade. Além da genética, as tecnologias de manejo das diferentes culturas também evoluíram consideravelmente, e hoje inúmeros produtores rurais lançam mão de ferramentas de ponta em suas lavouras, possibilitando que as plantas cresçam em um ambiente mais favorável. Acompanhando essa evolução tecnológica do setor agrícola, o melhoramento genético tem buscado desenvolver cultivares que sejam responsivas ao uso de alta tecnologia, a fim de maximizar o incremento em produtividade. 

    Embora esses esforços tenham sido fundamentais para o incremento na produtividade de diversas culturas, em paralelo a esse processo de seleção restrito no melhoramento ocorre também a perda da variabilidade genética, que tem como consequência a redução da capacidade da planta em se adaptar a condições adversas de cultivo. Além disso, outras características, que não estão diretamente associadas ao rendimento, mas que contribuem para uma maior qualidade do produto final, acabam sendo perdidas quando a seleção é baseada apenas no rendimento. É possível recuperar esses alelos favoráveis através de melhoramento genético clássico, porém é um trabalho que requer anos, além de ser um processo que acontece ao acaso. Por não haver controle acerca das mudanças que ocorrem no genoma, muitas vezes junto com a característica de interesse, pode haver também a transferência de alelos associados a características indesejáveis que diminuem o potencial agronômico das culturas. 

    É nessa perspectiva que as tecnologias de edição gênica, como o CRISPR, podem acelerar o melhoramento genético de plantas, recuperando características que foram perdidas ao longo dos anos, de uma forma rápida e direcionada e sem o arraste de genes indesejáveis. Exemplos do uso de CRISPR para promover pequenas alterações no DNA das plantas já foram publicados em inúmeros periódicos científicos. Aqui exemplificaremos como a ferramenta pode ser usada para reproduzir mutações que já existem na natureza e que foram perdidas ao longo dos anos. 


Por volta de 2020, deve ser lançar no mercado o primeiro produto à base da tecnologia CRISPR, o milho ceroso. A técnica foi utilizada para reproduzir mutações que já estavam presentes na própria espécie, mas que são difíceis de serem trabalhadas por meio de melhoramento tradicional, pois levariam décadas de muito esforço.


    Em estudo recente, um esforço conjunto entre pesquisadores do Brasil, EUA e Alemanha permitiu editar o genoma do tomate, de forma a combinar características de um tomate silvestre com as de cultivares atuais. A espécie silvestre tem como ponto positivo o alto teor de licopeno dos frutos, um poderoso antioxidante capaz de proteger as células do nosso organismo contra radicais livres e que auxilia na prevenção de doenças crônicas. Entretanto, o tamanho dos frutos na espécie silvestre é pequeno, semelhante a um grão de ervilha, e o rendimento é baixo, o que impede que o mesmo seja utilizado como cultura comercial. Os genes importantes para domesticação do tomate que controlam características como hábito de crescimento, formato, tamanho e número de frutos já foram previamente identificados. A partir dessas informações, os pesquisadores se utilizaram da ferramenta “multiplex CRISPR-Cas9” para realizar pequenas alterações direcionadas em seis regiões do DNA do tomate silvestre, levando a desativação desses genes. Como resultado, as plantas silvestres passaram a ter frutos maiores e em maior número em comparação a plantas não editadas. Associado a isso, o teor de licopeno dos frutos é 500 vezes maior que o do tomate atualmente cultivado. Esse estudo demonstra de forma aplicada como as ferramentas de edição gênica podem ser eficientes para explorar a diversidade genética presente nas plantas silvestres. Essas modificações possibilitaram realizar em curto espaço de tempo o que levaria anos através do melhoramento clássico. 

    As tecnologias desenvolvidas por meio de edição gênica devem chegar ao mercado em um futuro próximo. A primeira empresa de melhoramento a licenciar o uso da tecnologia foi a multinacional DuPont Pioneer (atual Corteva) e, a exemplo dessa, outras empresas obtiveram a licença e passaram a investir no uso da ferramenta. Por volta de 2020, a empresa deve lançar no mercado o primeiro produto à base da tecnologia CRISPR, o milho ceroso. A técnica foi utilizada para reproduzir mutações que já estavam presentes na própria espécie, mas que são difíceis de serem trabalhadas por meio de melhoramento tradicional, pois levariam décadas de esforço. O milho ceroso possui maior teor de amilopectina (97%), em comparação com o milho que é utilizado na fabricação de rações (75%). A amilopectina é mais solúvel que a amilose, tornando o amido do milho ceroso uma melhor escolha para adesivos de papel e espessantes alimentares. Além disso, por reproduzir mutações que já estão presentes na espécie, essa tecnologia traz consigo a possibilidade de ser considerada como não-transgênica ou não-OGM, tendo em vista que não difere em nada das variações que já ocorrem na natureza. Isso representa uma redução significativa nos custos para geração de novas variedades, comparado às variedades transgênicas, para as quais são aplicadas rigorosas exigências para o processo de desregulamentação.

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