Avanço na pesquisa de plantas: Novos insights sobre o melhoramento da cevada!

Avanço na pesquisa de plantas: Novos insights sobre o melhoramento da cevada!

Biólogos da Universidade Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) fizeram progressos significativos na pesquisa sobre a arquitetura floral das gramíneas. Estas inovações poderão desempenhar um papel fundamental na melhoria da produção agrícola. Em uma na revista especializada Comunicações da Natureza No estudo publicado, os cientistas identificaram um peptídeo e receptor específico que controla o crescimento de inflorescências em gramíneas, incluindo a cevada.

As gramíneas apresentam variedade de formas de inflorescência, sendo a cevada caracterizada por suas inflorescências mais simples, que formam seus grãos em um eixo curto, a “ráquila”. Os estudos baseiam-se na conclusão de que a forma das inflorescências é determinada no início do desenvolvimento da planta pelo tamanho, posição e vida útil dos meristemas. Foi agora descoberta uma via de sinalização que regula a atividade de certos meristemas na cevada.

Influência de peptídeos e receptores

O peptídeo HvFCP1, secretado pelas células da ráquila, desempenha um papel central neste processo. Ele interage com o receptor HvCLV1 para controlar o crescimento do meristema. O professor Dr. Jürgen Schmid e sua equipe descobriram que mutações nos genes para HvFCP1 ou HvCLV1 fazem com que as inflorescências e as ráquilas aumentem, resultando em múltiplas flores e grãos de uma ráquila. Curiosamente, esses mutantes são semelhantes em arquitetura às inflorescências de trigo.

Os resultados desta investigação estabelecem as bases para novas abordagens de melhoramento baseadas na edição do genoma e podem, assim, permitir uma produção mais rápida de variedades de plantas de alto rendimento. O trabalho faz parte do projeto “Sistemas de Células-Tronco de Cereais” (CSCS), financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa e pelo Cluster de Excelência para Pesquisa de Plantas CEPLAS no HHU.

Resultados adicionais de pesquisas sobre formação de orelhas

Paralelamente a estes desenvolvimentos, uma equipa de investigação internacional liderada pelo Instituto IPK-Leibniz relatou os mecanismos de formação de espigas na cevada. Os resultados, publicados em Biologia Atual, mostram que a atividade e a diferenciação do meristema são fatores cruciais para a arquitetura da inflorescência. A caracterização de um mutante específico, denominado cevada flo.a, confirma as descobertas de que o gene HvALOG1 desempenha um papel crucial na regulação do meristema da orelha e na formação de limites entre os órgãos florais.

Mutações em HvALOG1 levam não apenas à formação adicional de espiguetas, mas também à fusão de órgãos florais. Estas descobertas são importantes em comparação com o trigo porque a identificação do gene ALOG-1 do trigo e a sua função num estudo paralelo mostra quão intimamente estas áreas de investigação estão interligadas.

A influência do melhoramento técnico

Os estudos mencionados acima ilustram o desenvolvimento de longo prazo no melhoramento de plantas, que há décadas busca maneiras de aumentar a variação genética. Embora a seleção de novas variedades de plantas com características desejáveis ​​tenha sido tradicionalmente limitada por mudanças genéticas naturais, técnicas mais recentes, como o melhoramento por mutação, oferecem avanços promissores. Desde a década de 1950, os criadores têm usado métodos como radiação ionizante e produtos químicos para introduzir modificações genéticas.

O melhoramento por mutação é considerado um método de melhoramento convencional e não está sujeito às leis de engenharia genética. Estes métodos levaram ao desenvolvimento de culturas bem sucedidas, resultando em mais de 3.000 variedades mutantes relacionadas com raios X ou gama, listadas na base de dados conjunta FAO/AIEA. Alguns exemplos de variedades de sucesso são:

• Gerstensorte „Golden Promise“ (hoher Ertrag, verbesserte Mälzung)
• Hartweizen (für Brot und Pasta)
• Krankheitsresistente japanische Birne
• Dunkelrosa Grapefruit
• Halbzwergiger Reis
• Krankheitsresistente Bohne
• Erdnüsse mit festeren Schalen
• Sorten von Erbsen, Baumwolle, Pfefferminze, Sonnenblumen, Grapefruit, Sesam, Bananen, Maniok und Sorghum.

Estes desenvolvimentos bem-sucedidos na investigação vegetal estão diretamente relacionados com os estudos atuais sobre a arquitetura floral, que não só geram interesse científico, mas também podem ter consequências importantes para a agricultura futura.