Em um estudo pioneiro publicado na revista Nature Genetics, liderado por Charles Underwood do Instituto Max Planck de Pesquisa em Melhoramento de Plantas, uma nova técnica promete transformar a agricultura moderna. A pesquisa apresenta um sistema inovador que permite a criação de células sexuais clonais em tomateiros, possibilitando o design genômico direcionado da próxima geração de plantas.
Tradicionalmente, a geração de novas configurações genéticas em plantas ocorre através da meiose, um processo que embaralha o material genético e gera diversidade. No entanto, ao substituir a meiose pela mitose – um tipo de divisão celular mais simples – o sistema chamado MiMe (Mitosis instead of Meiosis) permite a produção de células sexuais que são cópias exatas da planta mãe.
Este método não só mantém as combinações genéticas ideais já existentes, como também evita a perda dessas combinações devido à recombinação e segregação genética típicas da reprodução sexual.
Utilizando o sistema MiMe, os cientistas conduziram cruzamentos em que o óvulo clonal de uma planta de tomate foi fertilizado pelo esperma clonal de outra, resultando em plantas que possuem o conjunto genético completo de ambos os pais, com um total de 48 cromossomos. Esse método assegura a transmissão das características favoráveis de ambas as linhagens parentais, consolidando-as em uma única planta de tomate.
O sistema não apenas se provou eficaz em tomates, mas também carrega potencial para ser adaptado em outras espécies, como batatas, a quinta cultura mais valiosa do mundo. Com isso, a técnica poderia beneficiar uma ampla gama de culturas agrícolas.
A criação de sementes híbridas é um processo custoso e trabalhoso que precisa ser repetido anualmente. A aplicação do sistema MiMe poderia reduzir drasticamente esses custos e esforços, permitindo a produção de sementes híbridas de maneira clonal.
Yazhong Wang, coautor do estudo, ressalta: "o sistema de tomate MiMe que estabelecemos também poderia ser usado como um componente da produção de sementes clonais -- apomixia sintética -- no futuro. Isso poderia reduzir massivamente o custo de produção de sementes híbridas”.
Charles Underwood expressa otimismo: "estamos realmente empolgados com a possibilidade de usar células sexuais clonais para realizar o design de genoma poliploide. Estamos convencidos de que isso permitirá aos criadores explorar ainda mais a heterose -- heterose progressiva encontrada em poliploides -- de maneira controlada."
O resumo do artigo tem a seguinte redação:
A heterose aumenta o rendimento das colheitas; no entanto, aproveitar a heterose progressiva adicional em poliplóides é um desafio para os criadores. Nós projetamos por bioengenharia um sistema de 'mitose em vez de meiose' (MiMe) que gera gametas clonais não reduzidos em três genótipos de tomate híbrido e o usamos para estabelecer o design do genoma poliplóide. Através da hibridização de híbridos MiMe, geramos plantas de ‘4 haplótipos’ que englobavam a genética completa de seus quatro avós consanguíneos, fornecendo um modelo para a exploração da poliploidia nas culturas.
O artigo completo pode ser lido em doi.org/10.1038/s41588-024-01750-6
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