Cientistas da Universidade Estadual do Kansas, em colaboração com o Consórcio Internacional de Sequenciação do Genoma do Trigo, acabam de publicar na revista internacional ‘Science’ uma descrição detalhada do genoma completo do trigo, o cereal mais amplamente cultivado no mundo.
Com a sequenciação do genoma está aberto o caminho para a produção de variedades de trigo melhor adaptadas aos desafios climáticos, com maiores rentabilidades, melhor qualidade nutricional e melhor sustentabilidade.
O artigo publicado na ‘Sience’ com o título “Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome” é da autoria de mais de 200 cientistas de 73 instituições de investigação de 20 países e apresenta o genoma de da variedade de trigo ‘Chinese Spring’.
Com uma sequência de DNA ordenada ao longo dos 21 cromossomos é a sequência do genoma de maior qualidade produzida até hoje para uma variedade de trigo, e o resultado de 13 anos de investigação internacional colaborativa que teve o apoio da National Science Foundation, dos agricultores do Kansas e de muitos outros.
“É um sonho que se tornou realidade para os produtores de trigo do Kansas, os primeiros a investir no projeto de sequenciação do genoma do trigo e que foram fundamentais na mobilização dos produtores de trigo dos EUA para apoiar o projeto de sequenciação do genoma”, referiu Bikram Gill, Patologia Vegetal da Universidade Estadual do Kansas que organizou a primeira reunião de planeamento patrocinada pelo National Science Foundation e pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos sobre o sequenciação do genoma do trigo em Washington, em 2003.
Um dos principais produtos para a segurança alimentar, o trigo é o alimento base de mais de um terço da população mundial e representa quase 20% do total de calorias e proteínas consumidas pelos seres humanos em todo o mundo, mais do que qualquer outra fonte alimentar. Também serve como uma importante fonte de vitaminas e minerais.
Os agricultores do Kansas cultivam uma média de 340 milhões de alqueires de trigo por ano, mas os hectares plantados com trigo caíram drasticamente na última década, de 4 milhões de hectares para menos de 3,2 milhões. Para dar resposta às futuras procuras de uma população mundial estimada em 9,6 mil milhões de pessoas até 2050, a produtividade do trigo terá de aumentar 1,6% ao ano.
Para preservar a biodiversidade, os recursos hídricos e os nutrientes, a maior parte do aumento do trigo deve ser alcançado através da melhoria das culturas e das características das terras atualmente cultivadas, em vez de envolver novas terras no cultivo do cereal. Para que os agricultores dediquem os preciosos recursos à produção de trigo, em vez da produção de outras culturas, a produção de trigo deve tornar-se lucrativa.
Com a conclusão da sequenciação do genoma do trigo de referência, os produtores passam a ter ao seu alcance novas ferramentas para enfrentar os desafios globais. Assim, é possível identificar mais rapidamente genes e elementos reguladores subjacentes a características agronómicas complexas, como rendimento, qualidade de grãos, resistência a doenças fúngicas e tolerância ao stress físico, produzindo variedades de trigo mais resistentes.
“A conclusão da sequenciação é um marco que servirá como uma base crítica para a melhoria futura do trigo”, referiu Allan Fritz, professor de agronomia da Universidade Estadual do Kansas e produtor de trigo. “É a chave para permitir a integração eficiente e em tempo real de genética relevante, tornando o processo de seleção mais eficiente – é um turbocompressor para a criação de trigo.”
Espera-se que a disponibilidade da sequência genómica de referência de alta qualidade aumente a melhoria do trigo nas próximas décadas, com benefícios semelhantes aos observados com o milho e o arroz após a conclusão das sequências de referência.
A sequenciação do genoma do trigo foi considerada uma tarefa quase impossível devido ao enorme tamanho – cinco vezes maior que o genoma humano – e complexidade – o trigo tem três subgenomas e mais de 85% do genoma é composto de elementos repetidos.
“É emocionante fazer parte desta conquista histórica”, referiu Jesse Poland, professor associado da Universidade Estadual do Kansas e diretor do Wheat Genetics Resource Center e da Agência dos EUA para o International Development Innovation Lab for Applied Wheat Genomics. “Este esforço internacional, em direção a algo que antes era considerado impossível, terá um impacto tremendo no trigo no Kansas e no mundo”.
O impacto da sequência de referência do trigo já foi significativo na comunidade científica, como é exemplificado pela publicação na mesma data de seis publicações adicionais descrevendo e usando o recurso de sequência de referência, uma que aparece na mesma edição da ‘Science‘, uma na ‘Science Advances‘, e quatro na revista ‘Genome Biology’. Além disso, mais houve 100 publicações desde que o recurso foi disponibilizado para a comunidade científica em janeiro de 2017.
Além da sequência dos 21 cromossomos, o artigo da Science também apresenta a localização precisa de 107.891 genes e de mais de 4 milhões de marcadores moleculares, bem como informações de sequências entre os genes e marcadores contendo os elementos reguladores que influenciam a expressão dos genes.
O Consórcio Internacional de Sequenciamento do Genoma do Trigo alcançou esse resultado combinando os recursos que gerou nos últimos 13 anos usando métodos clássicos de mapeamento físico e as mais recentes tecnologias de sequenciação de DNA; os dados da sequência foram montados e ordenados ao longo dos 21 cromossomos usando algoritmos altamente eficientes e os genes foram identificados com programas de software dedicados.
Todos os recursos da sequência de referência do consórcio estão disponíveis publicamente em seu repositório de dados no URGI-INRA Versailles e em outros bancos de dados científicos internacionais, como o GrainGenes e Ensembl Plants.
O Consórcio Internacional de Sequenciamento do Genoma do Trigo, com 2.400 membros em 68 países, é um consórcio internacional colaborativo, estabelecido em 2005 por um grupo de produtores de trigo, cientistas de plantas e criadores públicos e privados. O objetivo do consórcio é disponibilizar ao público uma sequência genómica de trigo de alta qualidade, a fim de estabelecer uma base para a pesquisa básica que permita aos criadores desenvolver variedades melhoradas.
