Pesquisadores de Illinois investem no melhoramento do milho
O Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do USDA está investindo em uma pesquisa da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign que pode acelerar o desenvolvimento de milho mais resistente às mudanças climáticas.
O projeto de três anos, com um financiamento de $720.000, adiciona mais detalhes ao processo de seleção genômica, agora padrão no melhoramento de plantas. Essa técnica usa modelos computacionais para prever o desempenho das plantas com base no seu código genético, sendo mais eficiente do que os métodos tradicionais, que envolvem cruzamentos extensivos e testes de campo para medir características como produtividade e resistência a doenças. Embora os modelos de seleção genômica prevejam os fenótipos com 80 a 90% de precisão, o líder do projeto, Martin Bohn, acredita que o processo pode ser ainda mais refinado.
A seleção genômica do milho
“A seleção genômica funciona; as empresas de melhoramento de plantas dependem dela. No entanto, queremos desenvolver modelos de predição de alta precisão que possam nos dizer como um genótipo se comportará em determinado ambiente. Infelizmente, prever as interações entre genótipo e ambiente ainda é um desafio,” disse Bohn, professor do Departamento de Ciências Agrícolas da Universidade de Illinois.
Atualmente, a seleção genômica se baseia em polimorfismos de nucleotídeo único, pequenas variações no código genético que podem ou não ser significativas para prever características de interesse para os agricultores. A equipe de Bohn, que inclui o professor Alex Lipka e pesquisadores da Universidade de Arkansas e da Universidade de Minnesota, planeja incluir marcadores relacionados à expressão gênica para prever como novos híbridos e linhagens reagirão a diferentes condições ambientais.
“Linhas e híbridos de milho variam na resposta ao ambiente, refletida na expressão gênica. Em situações de seca ou estresse térmico, certos genes são mais expressos e outros menos. Vamos estudar a abundância e variação de produtos de expressão gênica, como o RNA, em resposta ao estresse térmico,” explicou Bohn. “Essa informação ajudará os programas de melhoramento a se ajustarem rapidamente às mudanças ambientais.”
A equipe já começou a alavancar dados de outra iniciativa chamada Genomes to Fields (G2F). Eles testaram 288 híbridos e linhagens de milho em 25 locais nos EUA. No novo projeto, os pesquisadores submeterão centenas dessas mudas a estresses térmicos em câmaras de crescimento e extrairão RNA para estudar a expressão gênica, um processo que pode ser concluído em semanas, comparado aos extensos testes de campo.
Os dados de expressão gênica serão integrados aos modelos de predição genômica para identificar genótipos melhor adaptados para locais específicos e climas futuros, evitando o desperdício de recursos em híbridos e linhagens ineficazes.
Bohn destaca a importância de investigar não apenas a expressão de genes individuais, mas também as interações dentro das redes de co-expressão gênica.
“Queremos entender como os genes trabalham juntos em resposta a um estresse específico,” disse ele. “Quando um gene é mais expressado, outro pode ser menos, ou ambos podem amplificar seus efeitos? Vamos explorar essas dinâmicas para aprimorar as previsões.”
A abordagem inovadora da equipe pode revolucionar o melhoramento do milho, com o objetivo de fortalecer a segurança alimentar em um cenário climático em constante mudança.
“Um dos objetivos da pesquisa é integrar essas novas informações nos programas de melhoramento, avaliando se os métodos atuais ainda são os mais adequados ou se é hora de repensar o processo do zero,” afirmou Bohn. “Com as rápidas mudanças climáticas, as empresas precisam de estratégias que permitam adaptações rápidas, e a utilização da expressão gênica será fundamental para isso.”
Bohn também é afiliado ao Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica e ao Centro de Agricultura Digital em Illinois.
