Um consórcio internacional com mais de 80 pesquisadores de mais de 30 instituições em nove países está defendendo um esforço coordenado em escala mundial para mapear a expressão gênica em todos os tipos de células e estágios de desenvolvimento do trigo.

   Em um importante artigo de perspectiva publicado na Nature Genetics, o Consórcio de Ômica Espacial do Trigo (WSOC), liderado por pesquisadores do Centro de Inovação em Cultivos e Alimentos (CCFI) da Universidade Murdoch, da Universidade de Adelaide, da BGI Research e do Laboratório Xianghu, apresenta uma estrutura estratégica que descreve como as tecnologias de ômica espacial podem transformar a pesquisa sobre trigo, revelando como os tipos de células individuais respondem ao estresse, regulam o desenvolvimento dos grãos e controlam características relacionadas à produtividade.

   O trigo fornece aproximadamente 35% das calorias da dieta global e alimenta mais de um terço da população mundial.

   Com a projeção de que a população global alcance 9,8 bilhões em 2050, a produção de trigo precisa aumentar em cerca de 60% para acompanhar a demanda; uma meta cada vez mais ameaçada pelas mudanças climáticas, secas, estresse térmico e doenças emergentes.

   O artigo detalha como as tecnologias ômicas espaciais, que mapeiam a atividade gênica, proteínas e metabólitos em nível celular, preservando a arquitetura do tecido, podem ampliar a precisão da pesquisa genômica a níveis antes impossíveis com as abordagens tradicionais de análise de tecido em massa.

   O consórcio propôs uma estrutura experimental sistemática que vai muito além da pesquisa atual em transcriptômica espacial em trigo, defendendo que esforços futuros abranjam diversas acessões de trigo, estágios de crescimento, tecidos, tratamentos de estresse e pontos de tempo.

   Os autores também defendem uma abordagem multiômica, que consideram essencial para ir além da descrição e alcançar uma compreensão mecanista de como genes, proteínas e vias metabólicas interagem em tecidos intactos.

   Eles acrescentam que a inteligência artificial, incluindo modelos de aprendizado profundo para segmentação celular, análise espacial baseada em grafos e automação de fluxos de trabalho de pesquisa orientada por modelos de linguagem, será fundamental para analisar os conjuntos de dados massivos e multicamadas gerados por este trabalho, reduzindo drasticamente a lista de genes candidatos e acelerando a descoberta de variantes genéticas de elite.

   Em um comunicado, o coautor correspondente e diretor do CCFI, Professor Rajeev Varshney, explicou:

   “A ômica espacial será vital para preencher lacunas de conhecimento importantes, identificando células específicas em tecidos de trigo sob estresse que expressam genes que conferem tolerância. Com essas informações, podemos desenvolver estratégias de melhoramento genético mais direcionadas que acelerem a descoberta de variantes genéticas de elite, garantindo que nosso objetivo de alimentar uma população global crescente seja alcançável.”

O coautor correspondente do estudo, Professor Zhong-Hua Chen, da Universidade de Adelaide, explicou:

   “Nossa ambição é construir um atlas ômico espacial abrangente para beneficiar toda a comunidade de pesquisadores de trigo. Ao mapear a biologia do trigo em resolução subcelular ao longo de todo o seu ciclo de vida, o WSOC visa decodificar os mecanismos integrados de desenvolvimento, resposta ao estresse e qualidade dos grãos do trigo.”

   O artigo também reconhece barreiras substanciais para a pesquisa ômica espacial, incluindo a dificuldade de preparar amostras de tecido vegetal para captura espacial, a escassez de anticorpos específicos para trigo para o perfilamento de proteínas, os gargalos computacionais decorrentes de conjuntos de dados massivos de hexaploides e a ausência de formatos de dados padronizados entre os estudos.

   Os autores descrevem estratégias concretas para cada uma dessas barreiras, que vão desde a adoção de técnicas de imagem para pesquisa médica até o desenvolvimento de plataformas de dados baseadas em nuvem.

   O Vice-Reitor Adjunto de Pesquisa e Inovação da Universidade Murdoch, Professor Peter Eastwood, afirmou:

   “O incrível potencial da ômica espacial já foi concretizado com grande sucesso na pesquisa médica, e é fantástico ver essa abordagem de pesquisa emergente sendo aplicada aos esforços de melhoramento de culturas. A Universidade Murdoch está há muito tempo na vanguarda da genômica e genética de culturas, e temos orgulho de ter nossos pesquisadores desbravando novas maneiras de realizar pesquisas com impacto.”

   O pró-vice-chanceler do Food Futures Institute da Murdoch University, professor Peter Davies, acrescentou:

   "A indústria de grãos da WA anunciou recentemente uma meta de 30 milhões de toneladas de grãos por ano e crescimento para uma indústria de US$ 20 bilhões/ano até 2035. Através de abordagens de pesquisa ambiciosas, inovadoras e colaborativas como esta, podemos transformar essa visão em realidade. Parabéns a todos os autores por este importante apelo à ação, e estou ansioso para receber a comunidade internacional de pesquisa de ômicas espaço-temporais de plantas no Plant STOC 26 em setembro."

   O WSOC, que inclui investigadores líderes em trigo da Austrália, China, Índia, Reino Unido, Alemanha, Israel, Japão, México e Canadá, também apelou à comunidade internacional do trigo para se juntar ao Consórcio e promover a compreensão coletiva desta cultura complexa, mas extremamente importante.

*Esta notícia foi escrita pela Universidade de Murdoch, e pode ser acessada em seu idioma original através de: https://www.murdoch.edu.au/news/articles/international-team-takes-first-steps-in-mapping-wheat-biology-at-single-cell-resolution