2009-06-09

Subject: Suprimida recombinação sexual de genes em plantas

 

Suprimida recombinação sexual de genes em plantas

 

 

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Arabidopsis thalianaUtilizando uma combinação de três mutações génicas, investigadores botânicos perturbaram o habitual processo de recombinação genética durante a meiose em plantas.

Estas plantas triplas mutantes produzem, devido a isso, pólen e óvulos geneticamente idênticos às células da planta-mãe pois são formados por mitose e não por meiose.

Os resultados, publicados na última edição da revista PLoS Biology, podem levar os produtores vegetais um passo mais perto da produção de culturas agrícolas totalmente assexuadas, um processo conhecido por apomixia.

Essas culturas são desejadas há muito pois dominar a apomixia vai acelerar dramaticamente a selecção artificial vegetal. Os descendentes híbridos dos cruzamentos entre duas culturas diferentes produzem frequentemente colheitas superiores mas quando os híbridos se polinizam a si próprios para produzir a próxima geração de sementes, os intrincados caminhos genéticos que originam esse 'vigor do híbrido' são recombinados, gerando uma descendência que frequentemente é inferior aos seus progenitores

Algumas plantas, como as videiras, podem ser propagadas assexuadamente através de podas, mas outras, como o milho ou o trigo, não. Para os criadores vegetais seria muito mais simples e económico se os híbridos pudessem simplesmente clonar-se a si próprios através da apomixia.

Infelizmente, das mais de 400 espécies de Angiospérmicas que se sabe serem capazes de apomixia, onde se incluem os dentes-de-leão e os mirtilos, poucas são variedades com interesse económico e alimentar para o Homem.

O conceito de manipular a apomixia em plantas com interesse agrícola é tão apelativo que foi a figura central do romance de mistério publicado em 2007 chamado 'Day of the Dandelion' de Peter Pringle, em que um agente secreto botânico vai em caça de um investigador desaparecido que se acreditava ter descoberto um 'supergene' da apomixia.

Na realidade, nunca foi encontrado nenhum supergene, em vez disso, os investigadores acreditam que uma combinação de genes ou de mutações específicas são necessárias para obter uma cultura de plantas apomixicas.

O novo estudo, realizado por Raphaël Mercier, do Instituto Nacional para a Investigação Agrícola de França em Versailles, aborda uma barreira importante na investigação sobre a apomixia: a necessidade de manipulação genética das plantas para que produzam as suas células sexuais por mitose e não por meiose, pois esta última recombina o genoma e passa diferentes combinações genéticas para cada célula que produz. 

Os seus resultados podem estimular de forma dramática o campo da investigação sobre apomixia, considera o geneticista vegetal Peter van Dijk, da Keygene, uma companhia de reprodução vegetal com sede em Wageningen, Holanda. "Penso que realmente é um avanço fantástico."

 

Mercier procurou genes na planta-modelo Arabidopsis thaliana que estivessem associados à meiose, com base em onde e como os genes são expressos. Descobriram um que, que baptizaram omissão da segunda divisão (OSD1) pois as plantas mutantes para este gene não realizam a segunda divisão meiótica.

Quando os investigadores combinaram mutações no gene OSD1 com mutações em dois outros genes que afectam a meiose, as plantas resultantes não faziam meiose pura e simplesmente, produzindo as células sexuais por mitose. Dado que não havia divisão reducional, estas células eram diplóides como as células somáticas da planta e não haplóides como deveriam ser as células sexuais.

Os mutantes triplos são reminiscentes de um mutante que tinha sido anunciado no ano passado por Imran Siddiqi, do Centro de Biologia Celular e Molecular de Hyderabad, Índia. Esse mutante, baptizado dyad, também produziu células sexuais por mitose mas com uma frequência baixa e as sementes raramente eram viáveis após a fecundação. pelo contrário, os triplos mutantes de Mercier produzia tantas células reprodutoras como as Arabidopsis normais e a fecundação produzia sementes triplóides e tetraplóides viáveis.

Os resultados são encorajadores, diz Ueli Grossniklaus, biólogo do desenvolvimento vegetal na Universidade de Zurique, mas uma limitação prática é a dependência de mutações em três genes diferentes. "Se quisermos aplicar isto, eventualmente teremos que combinar estas três características com outras características desejáveis", diz ele. "E quanto mais genes tivermos que conjugar, mais difícil será obter a planta desejada."

Alcançar a apomixia ainda permanece um objectivo distante, no entanto. Os investigadores têm que primeiro descobrir a forma de manipular culturas com interesse económico de forma a que produzam sementes viáveis a partir de células sexuais diplóides sem fertilização, um processo conhecido por partenogénese. Se não houver meiose, a fertilização leva a que o número de cromossomas da descendência duplique em cada geração, um resultado indesejável.

Há cerca de uma década, os investigadores descobriram o que parecia ser outro componente chave da apomixia: mutantes que produziam endosperma, o tecido nutritivo que envolve o embrião no interior da semente, sem terem sido fertilizadas.

Essa descoberta levou muitos investigadores a entrar no campo, recorda van Dijk. "Pensaram que seria muito fácil manipular geneticamente a apomixia mas actualmente muito poucos desses ainda continuam a investigar a situação, pois descobriram que afinal é muito difícil." 

 

 

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