A descendência de uma nova combinação é mais vigorosa e produtiva do que as plantas-mãe – ScienceDaily

Essa é a descoberta surpreendente de uma equipe de pesquisadores que conduziu testes de campo em grande escala com tomateiros em três locais amplamente separados ao longo de várias gerações de plantas. Eles argumentam que a descoberta, que surgiu de uma colaboração entre a Penn State, a Universidade da Flórida e uma pequena start-up em Nebraska, tem implicações importantes para o melhoramento de plantas.

Como a técnica envolve epigenética, manipulando a expressão de genes existentes e não a introdução de novo material genético de outra planta, as safras cultivadas com essa tecnologia poderiam contornar a polêmica associada a alimentos e organismos geneticamente modificados. Essa é a esperança da líder da equipe de pesquisa Sally Mackenzie, professora de ciência de plantas na Faculdade de Ciências Agrárias e professora de biologia na Faculdade de Ciências Eberly da Penn State.

“Embora tenhamos feito isso com tomate, pode ser feito com qualquer planta”, disse ele. “Acreditamos que este estudo representa um avanço ao mostrar o potencial de reprodução epigenética das culturas. E, no futuro, terá implicações importantes para as árvores e florestas em face das mudanças climáticas.”

Com base em pesquisas anteriores do grupo de pesquisa de Mackenzie na Penn State, o padrão veio de tomates em que os pesquisadores manipularam a expressão de um gene chamado MSH1 para induzir a “memória de estresse”. Essa memória é herdada por alguns descendentes, o que lhes dá potencial para um crescimento mais vigoroso, resistente e produtivo.

O gene MSH1 deu aos pesquisadores acesso ao caminho que controla uma ampla gama de redes de resiliência de plantas, explicou Mackenzie, que é o presidente de Genômica Funcional de Lloyd e Dottie Huck e diretor do Instituto de Plantas da Penn State. “Quando uma planta passa por estresse, como calor extremo prolongado ou seca, ela tem a capacidade de se adaptar rapidamente ao ambiente para se tornar fenotipicamente ‘plástica’ ou flexível”, disse ele. “E acontece que ele ‘se lembra’.”

A constatação de que esses traços “lembrados” passaram das raízes pelo enxerto até o topo da planta, publicada hoje (22 de outubro) em Comunicações da natureza “É muito importante”, destacou Mackenzie. Os tomates enxertados envolvidos na pesquisa produziram sementes que resultaram em uma progênie que foi, em média, 35% mais produtiva – um resultado surpreendente, observou. E esse vigor de crescimento persistiu na progênie por cinco gerações na pesquisa.

As plantas também são mais resistentes, segundo Mackenzie. Durante um componente do estudo no Russel E. Larson Agricultural Research Center da Penn State em 2018, as tempestades caíram mais de 7 polegadas de chuva em agosto, inundando os campos de tomate. A água acumulada acabou com as plantas que fizeram parte de outros testes de pesquisa. No entanto, as plantas que eram descendentes das plantas enxertadas com o rizoma projetado epigeneticamente sobreviveram e prosperaram.

A progênie das plantas enxertadas também mostrou capacidade de sobrevivência superior em outros testes de campo conduzidos na Califórnia e na Flórida.

A pesquisa é a primeira demonstração verdadeira de um método de melhoramento epigenético suscetível à agricultura, disse Mackenzie, acrescentando que a tecnologia está pronta para implantação imediata.

“Tudo o que estamos fazendo pode ser feito por qualquer criador na agricultura e agora demonstramos em grande escala que tem valor agrícola. Está pronto; um criador pode ler sobre isso e implantar o sistema para melhorar sua variedade”. Disse Mackenzie.

Também participaram da pesquisa na Penn State: Michael Axtell, professor de biologia; Xiaodong Yang, professor assistente de pesquisa em biologia; Robersy Sanchez, professor associado de pesquisa de biologia; e Hardik Kundariya, estudante de graduação em biologia; Samuel Hutton, Universidade da Flórida; e Michael Fromm e Kyla Morton, EpiCrop Technologies, Lincoln, Nebraska.

O trabalho foi apoiado pela National Science Foundation, pelos National Institutes of Health e pelo National Institute of Food and Agriculture do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

Fonte da história:

materiais fornecido por Estado de Penn. Original escrito por Jeff Mulhollem. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.