Pesquisadores da Universidade e Centro de Pesquisa de Wageningen (WUR), em estreita colaboração com a KeyGene, desenvolveram um método que permite que células vegetais se regenerem em plantas completas sem a necessidade de hormônios adicionais. Esse método recém-desenvolvido pode ajudar os melhoristas vegetais a acelerar o desenvolvimento de variedades inovadoras em diversas culturas. As descobertas promissoras foram publicadas na revista científica "The Plant Cell".

   Algumas plantas podem desenvolver uma raiz, uma folha ou até mesmo uma planta inteira a partir de uma única célula vegetal. "Chamamos esse processo de regeneração", explica Jana Wittmer, pesquisadora de biologia celular da Universidade e Centro de Pesquisa de Wageningen. "Isso funciona porque uma célula específica, como uma célula da raiz ou da folha, pode ser convertida em um estado indiferenciado – em outras palavras, uma célula-tronco. A partir desse estado de célula-tronco, a célula pode se especializar novamente e se desenvolver em uma raiz ou folha, ou até mesmo em uma planta completamente nova."

   "A regeneração é amplamente utilizada na agricultura, por exemplo, no melhoramento de plantas", afirma Wittmer. “A regeneração garante que, ao criar novas plantas, o genoma da planta original seja transmitido de forma idêntica para a próxima geração. Dessa forma, é possível manter a composição genética de uma planta ou variedade vegetal ao longo de sucessivas gerações. Até agora, os melhoristas têm utilizado hormônios vegetais no processo de regeneração. Eles adicionam esses hormônios ao meio de cultura onde a planta, ou parte dela, é colocada. Isso geralmente envolve tecidos vegetais jovens, porque tecidos mais velhos e diferenciados respondem pior ao tratamento hormonal. Ao ajustar o regime hormonal – que controla o desenvolvimento e o crescimento da planta – podemos direcionar o desenvolvimento de células-tronco para que elas se transformem em raízes ou brotos, por exemplo.”

   “No entanto”, continua Wittmer, “a regeneração com a ajuda de hormônios também tem suas desvantagens e limitações. O processo é muito trabalhoso e demorado. Primeiro, é preciso determinar experimentalmente qual tratamento funciona melhor para a planta em questão. Cada espécie vegetal precisa de um regime hormonal diferente e, mesmo dentro de uma mesma espécie, esses regimes podem variar. Além disso, para muitas culturas, como pimentão e pepino, ainda não temos um regime hormonal que nos permita realizar o processo de forma reprodutível. A regeneração baseada em hormônios nem sempre funciona e, mesmo quando funciona, exige muito tempo e esforço – o que também significa custos elevados.”

   Os pesquisadores, portanto, buscaram uma maneira alternativa de realizar a regeneração sem o uso de hormônios. Para isso, inspiraram-se em um método premiado com o Nobel que foi aplicado em animais. Wittmer: “Essa técnica também é conhecida como células-tronco pluripotentes induzidas. Em plantas, a regeneração ocorre por meio de um estágio transitório, ou temporário, no qual células-tronco da raiz são criadas. Nosso grupo trabalha com células-tronco da raiz há muitos anos, então conhecemos os genes que são importantes para essas células-tronco. O próximo passo é testar diferentes combinações desses genes para ver se é possível ‘reprogramar’ as células em células-tronco. A partir daí, a célula pode se desenvolver em qualquer tipo de órgão.”

   Por meio de uma série de experimentos, os pesquisadores conseguiram regenerar plantas sem adicionar hormônios. O resultado mais surpreendente, segundo Wittmer, foi que eles precisaram de apenas dois genes para desencadear a regeneração nas células. “Depois disso, não é preciso intervir mais nada – as células da planta se organizam sozinhas. A partir de um bloco de células, uma planta inteira se desenvolve novamente. Demonstramos que isso funciona na planta modelo Arabidopsis, mas também em culturas como tomate, alface e pimentão. Em princípio, a técnica pode, portanto, ser aplicada a uma ampla gama de espécies vegetais, incluindo espécies como o pimentão, que não respondem a hormônios ou para as quais ainda não encontramos um tratamento hormonal adequado.”

Economizando tempo e esforço

   “Eliminar a necessidade de hormônios na regeneração pode economizar muito tempo e trabalho para os melhoristas”, afirma Wittmer. “Além disso, nosso método facilita a introdução ou desativação de genes, pois esse processo também depende da regeneração. Isso pode ajudar a tornar as plantas mais resistentes a doenças e pragas, por exemplo. Por sua vez, isso pode ter efeitos positivos na produtividade agrícola e no meio ambiente.”

   Em busca de uma abordagem livre de transgênicos

   Ao mesmo tempo, Wittmer ressalta que o estudo é apenas um primeiro passo no desenvolvimento da técnica. “Ainda não está pronto para ser usado na prática. Em laboratório, alteramos o material genético das plantas. Levar plantas geneticamente modificadas ao mercado europeu é um caminho particularmente caro e, portanto, pouco viável. Agora precisamos encontrar uma maneira de ativar os genes de regeneração sem usar modificação genética. Uma opção, por exemplo, seria inserir as proteínas codificadas pelos genes de regeneração nas células. Se isso se mostrar possível, o método poderá ser usado imediatamente. Mas primeiro precisamos investigar e desenvolver isso mais a fundo. Isso pode facilmente levar vários anos.”

   “Para a ciência, este sistema de indução abre muitas portas”, conclui Wittmer. “Agora podemos estudar o processo de regeneração com maior profundidade e de uma forma muito mais simples. Isso também levanta algumas questões fascinantes para estudos futuros. Por que a regeneração funciona bem em alguns tipos de células e espécies de plantas, mas não em outros, por exemplo? Também é empolgante explorar como poderíamos manter o estágio de célula-tronco. Atualmente, podemos ativar genes que desencadeiam a formação de células-tronco, mas essas células se regeneram diretamente em uma planta. Se pudéssemos manter uma célula-tronco, poderíamos direcioná-la para um tipo específico de célula vegetal – por exemplo, células que produzem compostos farmacêuticos específicos ou outras moléculas valiosas. Mas isso é trabalho para o futuro.”