Cientistas desenvolvem arroz híbrido que pode clonar suas próprias sementes
Uma equipe internacional conseguiu propagar uma variedade comercial de arroz híbrido como um clone por semente com uma eficiência de 95%. Isso poderia reduzir o custo da semente de arroz híbrido e disponibilizar variedades de arroz de alto rendimento e resistentes a doenças para agricultores de baixa renda em todo o mundo. O trabalho foi publicado na Nature Communications.
Os híbridos de primeira geração de plantas cultivadas geralmente superam suas variedades parentais, um fenômeno chamado vigor híbrido. Mas isso não persiste se os híbridos forem cruzados em uma segunda geração. Portanto, quando os agricultores desejam usar variedades de plantas híbridas de alto rendimento, precisam comprar novas sementes a cada estação.
O arroz, a cultura básica para metade da população mundial, é relativamente caro para se reproduzir como um híbrido para uma melhoria de rendimento de cerca de 10%. Isso significa que os benefícios dos híbridos de arroz ainda não alcançaram muitos dos agricultores do mundo, disse Gurdev Khush, professor associado emérito do Departamento de Ciências Vegetais da Universidade da Califórnia, em Davis. Trabalhando no International Rice Research Institute de 1967 até sua aposentadoria da UC Davis em 2002, Khush liderou esforços para criar novas variedades de arroz de alto rendimento, pelas quais recebeu o Prêmio Mundial da Alimentação em 1996.
Uma solução seria propagar híbridos como clones que permanecem idênticos de geração em geração sem a necessidade de novos cruzamentos. Muitas plantas selvagens podem produzir sementes que são clones de si mesmas, um processo chamado apomixia.
"Depois de ter o híbrido, se você pode induzir a apomixia, pode plantá-lo todos os anos", explica Khush.
No entanto, a transferência de apomixia para uma planta de cultivo principal tem se mostrado difícil de conseguir.
Um passo para sementes híbridas clonadas
Em 2019, uma equipe liderada pelo professor Venkatesan Sundaresan e pelo professor assistente Imtiyaz Khanday nos Departamentos de Biologia Vegetal e Ciências Vegetais da UC Davis alcançou a apomixia em plantas de arroz, com cerca de 30% de sementes clonadas.
Sundaresan, Khanday e seus colegas da França, Alemanha e Gana já alcançaram 95% de eficiência clonal, usando uma cepa comercial de arroz híbrido, e mostraram que o processo pode ser mantido por pelo menos três gerações.
O processo de uma etapa envolve a edição de CRISPR/Cas9 de três genes chamados MiMe que fazem com que a planta passe da meiose, o processo que as plantas usam para formar óvulos, para a mitose, na qual uma célula se divide em duas cópias de si mesma. Outra modificação genética induz a apomixia. O resultado é uma semente que pode se transformar em uma planta geneticamente idêntica à sua mãe.
O método permitiria que as empresas de sementes produzissem sementes híbridas mais rapidamente e em maior escala, além de fornecer sementes que os agricultores pudessem salvar e replantar de uma estação para outra, disse Khush.
"A apomixia em plantas cultivadas tem sido objeto de pesquisa em todo o mundo há mais de 30 anos, porque pode tornar a produção de sementes híbridas acessível a todos", disse Sundaresan. "O consequente aumento na produção pode ajudar a atender às necessidades globais de uma população crescente sem ter que aumentar o uso de terra, água e fertilizantes a níveis insustentáveis."
Segundo Sundaresan, os resultados podem ser aplicados a outras culturas alimentares. Especificamente, o arroz é um projeto genético para outras culturas de cereais, como milho e trigo, que juntos constituem os principais alimentos básicos do mundo.
Khush lembrou que em 1994 organizou uma conferência sobre apomixia no cultivo de arroz. Quando ele voltou para a UC Davis em 2002, ele deu uma cópia dos anais da conferência para Sundaresan. "Tem sido um longo projeto", disse ele.
Outros coautores do artigo são: Aurore Vernet, Donaldo Meynard, Delphine Meulet, Olivier Gibert, Ronan Rivallan, Anne Cecilé Meunier, Julien Frouin, James Tallebois, Daphné Autran, Olivier Leblanc e Emmanuel Guiderdoni, CIRAD e Universidade de Montpellier, França ; Qichao Lian e Raphael Mercier, Instituto Max Planck para Pesquisa de Melhoramento de Plantas, Colônia, Alemanha; Matilda Bissah, Instituto de Pesquisa de Recursos Genéticos de Plantas CSIR, Gana; e Kyle Shankle, UC Davis. Khush não é o autor do novo artigo.
*O trabalho foi financiado em parte pelo Innovative Genomics Institute e pelo France-Berkeley Fund.
