A planta de cultivo ideal é saborosa e de alto rendimento, além de ser resistente a doenças e pragas. Mas se os genes relevantes estiverem distantes em um cromossomo, algumas dessas características positivas podem ser perdidas durante a reprodução. Para garantir que os traços positivos possam ser transmitidos juntos, pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) usaram tesouras moleculares CRISPR/Cas para inverter e, assim, desativar geneticamente nove décimos de um cromossomo. Os traços codificados nesta parte do cromossomo tornam-se "invisíveis" para a troca genética e podem, assim, ser transmitidos inalterados. Os pesquisadores relataram suas descobertas em Nature Plants .
A edição direcionada, inserção ou supressão de genes em plantas é possível com a tesoura molecular CRISPR/Cas. (CRISPR significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.) Este método pode ser usado para tornar as plantas mais resistentes a pragas, doenças ou influências ambientais. "Nos últimos anos, conseguimos pela primeira vez usar o CRISPR/Cas não apenas para editar genes, mas também para alterar a estrutura dos cromossomos", diz o professor Holger Puchta, que há 30 anos pesquisa aplicações para tesouras de genes com seu equipe do Instituto de Botânica do KIT. "Os genes são dispostos linearmente ao longo dos cromossomos. Alterando sua sequência, conseguimos mostrar como as características desejadas nas plantas podem ser separadas das indesejáveis".

Agora, os pesquisadores conseguiram impedir a troca genética que normalmente faz parte do processo hereditário, mas pode quebrar as ligações entre as características. "Podemos desligar um cromossomo quase completamente, fazendo-o parecer invisível, para que todos os traços desse cromossomo possam ser transmitidos em um pacote", diz Puchta. Até agora, se as características de uma planta fossem transmitidas juntas, os genes para essas características precisavam estar próximos uns dos outros no mesmo cromossomo. Se esses genes estiverem mais distantes em um cromossomo, eles geralmente são separados durante a herança, de modo que uma característica benéfica pode ser perdida durante o processo de reprodução.

Aprendendo com a natureza:a engenharia cromossômica impede a troca genética

Em suas pesquisas, os cientistas seguiram o exemplo da natureza. "Essas reversões, ou inversões - uma espécie de invisibilidade genética - também ocorrem com frequência em menor escala em plantas selvagens e cultivadas. Aprendemos com a natureza e aplicamos e ampliamos nosso conhecimento sobre o processo natural", diz Puchta.

In collaboration with Professor Andreas Houben from the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK), Puchta and his team inverted nine-tenths of a chromosome in the model organism Arabidopsis thaliana (thale cress). Only at the ends of the chromosome did the genes retain their original sequence. "With these fragments, the chromosome can be passed on to the next generation just like the other chromosomes and is not completely lost," says Puchta.

To breed crops efficiently, it is important to combine as many favorable traits as possible in one plant. "Of course plant breeders want their products to taste good, have as many vitamins as possible and also be resistant to disease. With our method, we can make that easier in the future," says Puchta. + Explorar mais

Inheritance in plants can now be controlled specifically