Grupo da USP publica o mais completo genoma da cana-de-açúcar

Pesquisadores sequenciaram 99,1% de um dos genomas mais complexos do Planeta, abrindo perspectivas para o melhoramento da planta de grande importância comercial

Genoma da cana-de-açúcar é tão complexo que não existe previsão para sequenciar o 0,9% que segue desconhecido – Foto: Madurhima Handa / Pixabay

Um grupo de pesquisadores, liderado por duas professoras da USP, publicou o sequenciamento genético mais completo da cana-de-açúcar já obtido até hoje. Domesticada pelos humanos há milhares de anos, a cana-de-açúcar ainda representa um desafio para os geneticistas, pois trata-se de um organismo que possui um dos genomas mais complexos do planeta. O novo sequenciamento foi apresentado em um artigo publicado na edição de dezembro da revista científica GigaScience. Ao todo, foram sequenciados 373.869 genes e suas potenciais regiões de regulação, o que corresponde a 99,1%.

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A planta que conhecemos é um híbrido de duas diferentes espécies do gênero Saccharum. Seu genoma contém mais de 10 bilhões de pares de bases, distribuídos entre 100 e 130 cromossomos – para tomar uma base de comparação, o genoma humano tem 3,2 bilhões de pares de bases divididos entre 46 cromossomos. Além disso, enquanto o ser humano é um organismo diploide, com duas cópias de cada cromossomo (23 do pai e 23 da mãe), a cana-de-açúcar é poliploide. Isso significa que cada indivíduo tem oito, dez ou até mais cópias de cada cromossomo.

Tudo isso gera uma quantidade de dados tão grande que dificulta o sequenciamento do genoma. Foram necessários 20 anos e alguns avanços tecnológicos computacionais importantes para concluir o sequenciamento dos 99,1% do genoma. O 0,9% restante, porém, não tem qualquer previsão para ser desvendado.

Quando conversamos com a bióloga Marie-Anne van Sluys, professora do Instituto de Biociências (IB) da USP, para o episódio #12 do podcast Ciência USP, ela explicou que o grupo da USP avança em relação a outros trabalhos anteriores porque obteve uma extensa sequência poliploide de uma variedade de cana cultivada comercialmente – no caso, a SP80-3280. Marie-Anne é coautora do artigo recém-publicado na GigaScience. Na época da entrevista, o artigo ainda estava sob análise para publicação.

O episódio #12 do podcast Ciência USP tratou dos desafios dos cientistas na longa trajetória para sequenciar o genoma da cana-de-açúcar. Ouça:

Dois importantes trabalhos de outros grupos foram publicados em 2018. Um deles saiu na revista Nature e analisou uma variedade utilizada no melhoramento de cultivares franceses. Neste artigo, o grupo liderado por pesquisadores da França sequenciou o genoma de apenas uma cópia de cada cromossomo da planta. O outro trabalho saiu na Nature Genetics e foi liderado por cientistas norte-americanos e chineses. O artigo descreve o sequenciamento de quatro cópias de cromossomo – mais do que o grupo francês – porém, utiliza uma variedade ancestral da cana-de-açúcar, sem uso comercial.

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Também coautora da pesquisa recém-publicada, a professora Glaucia Mendes de Souza, do Instituto de Química (IQ) da USP, explicou à Agência Fapesp que esses trabalhos anteriores, por não visualizarem a maioria dos genes, foram apenas aproximações do genoma da cana-de-açúcar.

Agora, com mais informações, é possível observar diferenças entre as regiões promotoras de genes idênticos, o que ajuda a determinar de qual espécie ancestral vêm as cópias de cada um deles. Mais do que isso: será possível estudar as funções das diferentes cópias dos genes na produtividade da planta e no aumento de açúcar e fibra, e identificar quais cópias conferem vantagens aos genótipos selecionados por programas de melhoramento.

Segundo a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO), a cana-de-açúcar é a maior cultura agrícola do mundo, em tonelagem de produção. No artigo da GigaScience, os autores lembram que a planta tem grande importância energética porque a alta produtividade de açúcar, etanol e bioeletricidade fazem dela uma alternativa verde ao petróleo, com potencial para colaborar com a mitigação da mudança climática sem afetar a segurança alimentar. Entretanto, a produção mundial representa atualmente somente cerca de 20% do potencial teórico, o que desperta grande interesse em novas abordagens de melhoramento dos cultivares.

Com informações da Agência Fapesp

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