O vírus da mancha amarela do arroz (RYMV) é responsável por perdas significativas de colheitas em África, especialmente entre os pequenos agricultores. Uma equipa de investigação da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) e do Instituto Nacional Francês de Investigação para o Desenvolvimento Sustentável (IRD) utilizou tecnologia de edição de genoma para criar variedades de arroz resistentes à doença.
A equipa descreve o desenvolvimento destas variedades de arroz no Journal of Plant Biotechnology como um primeiro passo para o desenvolvimento de variedades resistentes a doenças e adaptadas localmente para pequenos produtores de alimentos em África.
RYMV é um vírus RNA transmitido por contato direto entre besouros e folhas. Em África, onde a maioria dos produtores cultiva menos de um hectare de terra, o vírus provoca frequentemente perdas entre 10 e 100 por cento das colheitas de arroz. Portanto, é um problema que ameaça a vida dos agricultores nas zonas mais pobres.
“Atualmente não existe proteção eficaz contra este vírus”. Yugander Arra, principal autor do estudo, disse: “A única proteção real é criar variedades de arroz com genes resistentes ao RYMV para que as plantas não sejam infectadas”.
Uma equipa de investigação do Instituto de Fisiologia Molecular da Universidade de Harvard (liderada pelo Professor Dr. Wolf B. Frommer) e do Instituto de Investigação para o Desenvolvimento (IRD) em Montpellier, França, desenvolveu esta estirpe de arroz resistente.
Existem atualmente três genes de resistência conhecidos; mutações em um desses genes (chamados RYMV1, 2 e 3) são suficientes para conferir resistência. O gene de resistência rymv2 aparece em variedades de arroz africano (Oryzaglaberrima) com rendimentos mais baixos. RYMV2, também conhecido como CPR5.1, codifica uma importante proteína do poro nuclear. Na planta modelo Arabidopsis thaliana, a eliminação da única cópia do gene CPR5 resulta em resistência de amplo espectro não apenas a vírus, mas também a bactérias e fungos. No entanto, o crescimento da Arabidopsis é severamente restrito, com lesões espontâneas nas plantas e baixos rendimentos. Portanto, é importante testar se a resistência do rymv2 pode ser transferida para outras variedades de arroz sem efeitos negativos.
Desafios e soluções de melhoramento de arroz
Em África, são utilizadas principalmente outras variedades de arroz de alto rendimento baseadas na variedade asiática Oryzaindica (indica), que não possuem genes de resistência. Contudo, a inserção dos genes relevantes não é uma abordagem particularmente promissora porque a descendência de tais híbridos "interespecíficos" é altamente estéril e, portanto, não pode ser facilmente reproduzida e transmitida ao gene de resistência.
Agora, utilizando o método de edição do genoma CRISPR/Cas, a equipa de investigação demonstrou que mutações no gene RYMV2 podem ser geradas em variedades de arroz asiático para torná-las semelhantes ao arroz africano em termos de resistência ao vírus. O próximo passo é utilizar a mesma abordagem para compilar variedades de elite africanas relevantes e depois disponibilizá-las aos pequenos produtores em África. Ajudar estes agricultores é o objectivo do Crops for Health, um consórcio internacional de investigação liderado pela Universidade de Harvard.
Os mecanismos genéticos das plantas que foram benéficos para a sobrevivência no início da evolução têm agora maior probabilidade de serem prejudiciais. O milho é um bom exemplo: um gene faz com que os grãos abortem quando fertilizados pela seca. O gene causa uma característica que foi boa para os ancestrais silvestres perenes das atuais plantas de milho, mas tem um efeito prejudicial sobre o rendimento das plantas anuais utilizadas na agricultura hoje.
Situação semelhante existe para o arroz aqui estudado. O professor Frommer disse: "Esta característica de resistência pode ser atribuída à perda da função de um gene não essencial. Se desligarmos completamente o gene, as plantas se comportam normalmente. No entanto, devido à perda da função do gene, elas se tornam resistentes ao vírus."
Eliza Loo, líder do Grupo de Culturas Saudáveis, acrescentou: “Pode-se argumentar que este é um protótipo que foi útil para os seus antepassados, mas que agora está a causar perdas devastadoras nas colheitas durante os períodos de seca.
Surpreendentemente, desligar o gene CPR5.2 intimamente relacionado ou ambos RYMV2 e CPR5.2 não causou danos, pelo menos em condições de estufa. É importante notar que a deleção do gene CPR5.2 não leva à resistência ao RYMV. Tudo isto mostra que a edição do gene RYMV2 é um método viável para controlar as doenças do arroz em África.
Fonte compilada: ScitechDaily