Descoberta de gene abre novo caminho para o melhoramento de arroz resistente a doenças
A queima bacteriana (BB) é uma doença vegetal grave que afeta principalmente as plantas de arroz, especialmente em regiões quentes e úmidas. Devido à gravidade da BB, a descoberta e a aplicação de genes de resistência a essa doença são estrategicamente importantes para garantir uma produção estável de arroz na Ásia. No entanto, as estratégias genéticas para melhorar a resistência a doenças enfrentam um *trade-off* entre o rendimento da cultura e a imunidade à doença — visto que uma imunidade mais eficaz pode estar associada a um rendimento mais baixo.
Até o momento, a maioria dos genes de resistência à BB (*Xa*) que foram "clonados" — isto é, identificados, isolados e validados funcionalmente — ou se originam de parentes selvagens do arroz ou são mutações de perda de função em genes de suscetibilidade, sugerindo que a resistência à BB pode ter sido negativamente selecionada durante a domesticação do arroz.
Apesar dessa constatação, os pesquisadores reconheceram a importância de elucidar como os genes de resistência e suas redes regulatórias foram diferencialmente selecionados durante a domesticação, a fim de orientar o melhoramento genético para a resistência a doenças no arroz.
Para alcançar esse objetivo, a equipe do Prof. HE Zuhua, do Centro de Excelência em Ciências Moleculares de Plantas da Academia Chinesa de Ciências — em colaboração com a equipe do Prof. CHEN Gongyou, da Universidade Shanghai Jiao Tong, e a equipe do Prof. DENG Yiwen, da Universidade de Zhejiang — clonou o gene de resistência à BB de amplo espectro *Xa48*. Eles elucidaram um novo modelo para a resistência à BB de amplo espectro e durável, envolvendo um receptor imune do tipo NLR e seu efetor cognato, e revelaram o mecanismo molecular pelo qual o XA48 coordena o crescimento e a imunidade durante a domesticação da cultura.
W020260409523972635071.png1.85 MB Pesquisadores observam fenótipos de arroz no campo para obter dados-chave para o melhoramento de variedades resistentes a doenças. (Imagem do Centro de Excelência em Ciências Moleculares de Plantas)
Por meio de uma prospecção de germoplasma em larga escala, os pesquisadores identificaram um novo gene de resistência à BB, o *Xa48*, na variedade de arroz *indica* Shuangkezao (SKZ). Combinando a clonagem baseada em mapeamento com a análise GWAS, eles clonaram o gene e demonstraram que ele codificava uma proteína receptora do tipo NLR. A triagem e a caracterização funcional identificaram seu efetor patogênico cognato, o XopG, e demonstraram que o XA48 reconhecia diretamente o XopG, desencadeando, assim, respostas imunes.
Estudos sistemáticos nas áreas de genética, bioquímica e biologia celular revelaram que, após o reconhecimento do XopG, o XA48 promovia a degradação do supressor imune a jusante OsVOZ1/2, ativando, em última instância, as respostas imunes. Essa descoberta fornece uma base para o melhoramento genético de variedades de arroz de alto rendimento e resistentes a doenças. Além disso, os pesquisadores investigaram a trajetória de domesticação do XA48 para compreender como ele equilibra o crescimento e a imunidade. Eles descobriram que o gene que codifica o fator de transcrição a jusante OsVOZ1 evoluiu em duas variantes alélicas: OsVOZ1A e OsVOZ1S. O arroz *japonica* porta apenas o OsVOZ1A, enquanto o arroz *indica* manteve ambas.
A combinação de Xa48 e OsVOZ1A impôs uma penalidade reprodutiva no *japonica* — um efeito não observado no *indica* —, levando, em última análise, à perda funcional do Xa48 no *japonica*. Consequentemente, o Xa48 estava presente apenas no *indica* (independentemente da variante de OsVOZ1), que é cultivado principalmente no Sudeste Asiático, uma região com alta incidência de BB. Essa distribuição geográfica mostrou-se consistente com a ação de uma seleção negativa sobre o gene de resistência no *japonica*, que é tradicionalmente cultivado no Nordeste Asiático, região com menor incidência de BB.
Ademais, os pesquisadores estabeleceram uma plataforma de pesquisa imunológica centrada em duas principais vias de imunidade vegetal — a imunidade desencadeada por padrões (PTI), mediada por RaxX-XA21, e a imunidade desencadeada por efetores (ETI), mediada por AvrXa48-XA48 — para investigar sistematicamente seus efeitos sinérgicos durante a infecção por patógenos. Eles desenvolveram uma plataforma abrangente de PTI+ETI que integra essas redes imunológicas com o objetivo de aprimorar a resistência ao BB. Também reconstituíram a resistência de amplo espectro, proveniente do arroz selvagem, no arroz moderno, oferecendo uma nova estratégia para o controle sustentável de doenças em culturas agrícolas.
Este estudo lança as bases para o avanço da proteção vegetal e do melhoramento de culturas na China, ao fornecer recursos genéticos e suporte técnico para o aprimoramento da resistência a doenças em plantas cultivadas, como parte integrante dos programas de melhoramento do arroz.
