Trabalhando com uma equipe internacional de criadores e cientistas genômicos, Biólogos de plantas da Universidade da Geórgia sequenciaram o genoma dos aspargos de jardim como um modelo para a evolução dos cromossomos sexuais. O trabalho lança luz sobre questões de longa data sobre a origem e evolução inicial dos cromossomos sexuais, e ao mesmo tempo serve como base para os esforços de criação de espargos.

Sua pesquisa, a primeira confirmação dos primeiros modelos de como os cromossomos sexuais divergem dentro da mesma espécie, foi publicado hoje em Nature Communications .

Embora a maioria das plantas com flores sejam hermafroditas, plantas de aspargos de jardim são tipicamente machos (XY) ou fêmeas (XX), embora YY "super fêmeas" possam ser produzidas na estufa. Os produtores preferem plantas totalmente masculinas, porque eles vivem mais e não se auto-semeiam. Os criadores produzem sementes XY totalmente masculinas cruzando uma fêmea XX, com um super-homem YY. Até agora, as diferenças entre os cromossomos X e Y dos espargos não eram compreendidas e os criadores não eram capazes de distinguir os machos XY das super fêmeas YY sem cruzamentos de teste demorados.

"Uma das coisas que fomos capazes de fazer bem no início de nossa colaboração foi identificar marcadores genéticos que permitissem aos criadores distinguir com eficiência os machos XY dos machos YY e, em seguida, usar esses machos YY para produzir sementes totalmente masculinas, "disse Jim Leebens-Mack, professor de biologia vegetal e autor sênior do estudo.

O entendimento da variação genética em plantas que permite machos XY e YY foi avançado pela identificação dos genes que determinam o sexo, que abre caminho para o desenvolvimento e produção mais eficientes de valiosos espargos híbridos.

"Além da identificação mais rápida de genótipos sexuais, nossos colaboradores agora são capazes de manipular o cromossomo Y do aspargo para converter machos em fêmeas ou hermafroditas. No futuro próximo, os criadores serão capazes de cruzar as linhas que quiserem, sem ter que olhar dentro de uma linha particular para a fêmea que tem um conjunto de características, e em outra linha para um homem com traços complementares, "Leebens-Mack disse.

Perguntas sobre a grande diversidade de sistemas sexuais nas plantas remontam a Charles Darwin, e um modelo de dois genes para a origem dos cromossomos sexuais foi cunhado pelo geneticista dinamarquês Mogens Westergaard no início do século XX. Mas a teoria era impossível de testar por meio de análises de cromossomos sexuais de humanos e mamíferos, onde a divergência dos cromossomos X e Y aconteceu dezenas de milhões atrás.

Plantas com flores como aspargos, Contudo, têm origens mais recentes de sexos separados e cromossomos sexuais, apresentando uma oportunidade ideal para testar o modelo de dois genes de Westergaard e, ao mesmo tempo, ajudar os programas de melhoramento de safras.

Os pesquisadores descobriram que, conforme previsto por Westergaard e outros, a ligação de um gene necessário para a função masculina com um desenvolvimento de retardo do gene dos órgãos femininos em uma pequena porção do cromossomo Y foi o ponto de partida para a evolução dos cromossomos sexuais do aspargo.

"Nos últimos cem anos, os biólogos evolucionistas levantaram a hipótese de várias maneiras de que um par regular de cromossomos pode evoluir para um par X e Y que determina o sexo, "disse Alex Harkess, ex-aluno de doutorado no laboratório Leebens-Mack e principal autor do estudo. “Nosso trabalho confirma uma dessas hipóteses, mostrando que um par de cromossomos sexuais pode evoluir por mutações em apenas dois genes - um que influencia o desenvolvimento do pólen (masculino), e um que influencia o desenvolvimento do pistilo (feminino). "

"Criadores sonham em manipular a determinação do sexo em aspargos de jardim há décadas, "disse o co-autor Ron van der Hulst da Limgroup Breeding Company na Holanda." A identificação de genes de determinação de sexo em aspargos agora nos permitirá produzir plantas com machos, flores femininas e bissexuais, e acelera bastante o desenvolvimento de linhagens consanguíneas para produzir sementes híbridas de elite. "

O co-autor e criador de aspargos italiano Agostino Falavigna também observou que o genoma de referência para aspargos de jardim permitirá que ele e outros criadores usem parentes selvagens de forma mais eficiente como fontes de genes que podem aumentar a resistência a doenças. qualidade da lança, sabor, aroma e teor de antioxidantes.