Mutação em Amaranthus hybridus reduz crescimento sem glifosato

A mutação tripla TAP-IVS, identificada no gene EPSPS de Amaranthus hybridus, confere resistência elevada ao herbicida glifosato. Essa descoberta representa um avanço no entendimento da adaptação rápida de plantas daninhas em ambientes agrícolas. No entanto, o estudo aponta um custo adaptativo significativo: em ambientes sem herbicida, plantas com a mutação perdem competitividade frente às suscetíveis.

O trabalho avaliou o desempenho de genótipos resistentes e suscetíveis ao glifosato em condições com e sem competição por recursos. Os resultados indicam que, embora a resistência assegure sobrevivência em ambientes tratados com herbicidas, ela compromete o crescimento e a reprodução da planta em cenários onde o herbicida está ausente.

Mutação rara e potente

A mutação TAP-IVS reúne três alterações no gene EPSPS: T102I, A103V e P106S. Essa combinação nunca havia sido relatada em plantas. Ela torna a enzima EPSPS quase insensível ao glifosato.

Em testes bioquímicos, a variante mutada apresentou queda de 0,3 vezes na eficiência catalítica em relação à enzima selvagem. Essa perda de eficiência compromete o metabolismo da planta e ajuda a explicar a penalidade de desempenho observada em ambiente competitivo.

A resistência ao glifosato baseada em mutações no sítio-alvo da enzima é comum, mas mutações múltiplas como a TAP-IVS são raras. Essa raridade sugere uma barreira evolutiva: o alto custo biológico pode dificultar a disseminação dessas mutações em populações naturais sem pressão seletiva constante.

Impacto sob competição

Em ambiente sem competição, as plantas resistentes não apresentaram prejuízo claro no crescimento. Em alguns casos, até superaram plantas suscetíveis em biomassa vegetativa. No entanto, o cenário muda drasticamente quando há competição.

As plantas resistentes perderam altura, reduziram a biomassa do caule em até 93% e diminuíram em 99% a produção de ramificações laterais ao competir com plantas suscetíveis.

A produção de inflorescências também caiu entre 66% e 92% nessas condições. Esses dados indicam que a mutação confere desvantagens expressivas em ambientes onde a planta precisa disputar luz e nutrientes.

A proporção de biomassa alocada à reprodução manteve-se similar entre genótipos. Contudo, o valor absoluto de recursos alocados pelas plantas resistentes caiu acentuadamente, refletindo a limitação no crescimento vegetativo.

O ponto mínimo de biomassa necessário para iniciar a reprodução foi menor nas resistentes, o que sugere uma tentativa de compensação diante da limitação de recursos.

Confirmação bioquímica

Quatro variantes da enzima EPSPS de A. hybridus foram expressas em E. coli para medir sua eficiência e sensibilidade ao glifosato. As versões com mutações P106S, TIPS e TAP-IVS mostraram resistência crescente ao herbicida. Em contrapartida, todas apresentaram queda significativa na atividade catalítica.

A versão TAP-IVS mostrou a maior redução na velocidade máxima da reação enzimática (Vmax), o que confirma uma limitação metabólica imposta pela mutação. O estudo conclui que essa deficiência enzimática explica, em parte, o desempenho reduzido das plantas resistentes em condições naturais de competição.

Implicações para a agricultura

Apesar do custo adaptativo, a mutação TAP-IVS despertou interesse para a engenharia genética. Ela já foi introduzida com sucesso em arroz e milho por técnicas de edição gênica de precisão, como a "prime editing". Nessas culturas, o impacto do custo biológico pode ser compensado pela superexpressão do gene, prática comum em transgênicos comerciais.

O estudo indica que avaliar apenas a eficácia da resistência não basta. É necessário considerar as consequências ecológicas e agronômicas da introdução dessas mutações em cultivos comerciais.

Em plantas daninhas, o custo elevado pode limitar a disseminação natural da mutação. Em cultivos, sua viabilidade dependerá de ajustes técnicos que neutralizem a perda de eficiência metabólica.

Outras informações em doi.org/10.1016/j.plantsci.2025.112731