Cientistas do Centro Danforth ajudam a revelar variações estruturais ocultas ligadas à domesticação, adaptação à seca e um importante composto de defesa

   Uma equipe internacional de cientistas, incluindo pesquisadores do Centro de Ciências Vegetais Donald Danforth, publicou um importante avanço na genômica do sorgo na revista Nature: um novo e poderoso recurso desenvolvido para acelerar a descoberta de características que ajudam as culturas a prosperar sob calor, seca e condições de cultivo altamente variáveis.

   O sorgo é uma das culturas básicas mais resilientes às mudanças climáticas do mundo, essencial para milhões de pessoas em regiões onde a precipitação é imprevisível e os insumos agrícolas são limitados. Mas a genômica tradicional se baseia em um único genoma de "referência", que pode não detectar grandes diferenças de DNA que influenciam o crescimento, a produtividade e a resposta das plantas ao estresse. Para suprir essa lacuna, a equipe de pesquisa construiu um pangenoma do sorgo — uma coleção de 33 sequências genômicas combinadas com o resequenciamento de genomas completos de 1.984 cultivares e variedades crioulas — capturando uma visão muito mais ampla da diversidade genética em toda a espécie. A equipe também produziu um mapa de referência mais completo e preciso para o DNA do sorgo, preenchendo lacunas que podem afetar o mapeamento genético e a descoberta de características.

   Usando esses novos recursos, os pesquisadores fizeram diversas descobertas importantes: revelaram diferenças significativas no DNA de um gene de domesticação ligado à debulha natural; rastrearam como o fluxo gênico moldou a diversidade genética observada em programas modernos de melhoramento genético; conectaram a variação genômica em larga escala a diferenças no gene da durrina, um composto de defesa natural com potenciais ligações ao desempenho em condições de seca; e demonstraram uma abordagem escalável chamada genotipagem baseada em k-mers para identificar variantes complexas em grandes populações.

   "O progresso no melhoramento genético depende da descoberta das variantes relevantes — e da descoberta delas em toda a diversidade genética do sorgo", afirmou Nadia Shakoor, PhD, pesquisadora principal do Centro Danforth e autora sênior correspondente. "Um único genoma de referência não consegue capturar a variação estrutural que frequentemente impulsiona as características agronômicas em uma cultura globalmente diversa como o sorgo. Este pangenoma transforma essa diversidade oculta em algo que pesquisadores e melhoristas podem de fato detectar, comparar e aplicar — de modo que a descoberta se traduza mais rapidamente em decisões de melhoramento e desempenho no campo."

   Este trabalho foi concluído por meio de uma colaboração que abrangeu diversas instituições internacionais, incluindo contribuições importantes lideradas nos laboratórios do Centro Danforth do falecido Dr. Todd Mockler e da Dra. Nadia Shakoor. Outros autores do Centro Danforth incluem Erica Agnew, Ivan Baxter, Nathaniel Eck, Andrea Eveland, Boubacar Gano, Marie de Gracia Coquerel e Jocelyn Saxton.

FOTO: Da esquerda para a direita: a gerente de laboratório Jocelyn Saxton, o Dr. Boubacar Gano e a Dra. Nadia Shakoor, investigadora principal do Centro Danforth, examinam o sorgo na estufa do Centro Danforth.

   Com o clima cada vez mais extremo e os recursos mais escassos, os melhoristas precisam de métodos mais rápidos para encontrar as variantes genéticas que influenciam a forma como as culturas lidam com o calor, a seca, as pragas e as mudanças nas condições de cultivo. Muitas dessas variantes são diferenças de DNA em larga escala que as abordagens padrão não detectam quando se baseiam em um único genoma de referência. Este pangenoma — combinado com um painel global de resequenciamento — oferece aos pesquisadores uma visão mais ampla e prática da diversidade genética do sorgo, ajudando a acelerar a implementação de descobertas promissoras em programas de melhoramento genético.

   "Por trás de cada conjunto de dados e cada genoma, existe um objetivo simples: ajudar os agricultores a cultivar alimentos em um mundo mais difícil, quente e imprevisível", disse Giles Oldroyd, PhD, presidente do Centro de Ciências Vegetais Donald Danforth. "Este pangenoma é um mapa melhor da diversidade natural do sorgo — e mapas melhores nos ajudam a avançar mais rapidamente da descoberta para culturas que tenham bom desempenho em campos reais, para pessoas reais."

FOTO: Nadia Shakoor

Morris, G. P., Harder, A. M., Healey, A. L., McLaughlin, C. M., Rifkin, J. L., Cruet-Burgos, C., … Shakoor, N., & Lovell, J. T. (2026). Um pangenoma de referência do sorgo melhora a descoberta global de características de culturas. Nature. https://www.nature.com/articles/s41586-026-10229-9