Cientistas identificam gene que pode levar ao milho pixie resiliente
Dior Kelley, professor assistente de genética, desenvolvimento e biologia celular, e estudante de doutorado Craig L. Cowling, no laboratório de Kelley. Crédito:Whitney Baxter/Universidade Estadual de Iowa Um gene amplamente encontrado em plantas foi recentemente identificado como um transportador chave de um hormônio que influencia o tamanho do milho. A descoberta oferece aos criadores de plantas uma nova ferramenta para desenvolver variedades anãs desejáveis que poderiam aumentar a resiliência e a rentabilidade da cultura.
Uma equipe de cientistas liderada pela Universidade Estadual de Iowa passou anos trabalhando para identificar as funções do gene ZmPILS6. Agora, eles foram capazes de caracterizá-lo como um importante impulsionador do tamanho e da arquitetura das plantas, um transportador de um hormônio auxina que ajuda a governar o crescimento das raízes abaixo do solo e dos brotos, ou caules, acima do solo. Suas descobertas foram publicadas no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ).
"Uma marca registrada da era atual da ciência é que temos todos esses dados genômicos de alta qualidade, seja do milho, dos seres humanos ou de outros organismos, e agora temos a tarefa de descobrir o que os genes realmente fazem", disse Dior Kelley, professor assistente de genética, desenvolvimento e biologia celular no estado de Iowa, que liderou a equipe de pesquisa.
O grupo utilizou “triagem genética reversa” (do gene às características expressas na planta), combinada com outras técnicas, à medida que rastreavam o papel do seu gene no desenvolvimento do milho. As telas reversas exigem várias estações de cultivo e nem sempre funcionam, de acordo com Kelley. Demorou sete anos para que seu grupo caracterizasse minuciosamente o ZmPILS6 e verificasse que ele regula o crescimento das plantas.
Quando "nocauteada" de plantas mutantes modificadas, sua ausência suprimiu a formação lateral de raízes e a altura das plantas. A pesquisa resultou em uma patente provisória de seu potencial para uso em programas de melhoramento para a criação de milho de baixa estatura e ainda altamente produtivo.
“Eu penso nisso como milho ‘pixie’”, disse Kelley. “Há muito interesse nele por vários motivos, incluindo o uso reduzido de água e nutrientes e sua capacidade de resistir a ventos fortes”.
Ao estudarem o ZmPILS6 no milho, os investigadores fizeram outra descoberta curiosa:o gene parecia ter efeitos opostos no crescimento das plantas do que um gene comparável na Arabidopsis, uma planta frequentemente utilizada como modelo para investigação.
“Isso foi muito inesperado”, disse Kelley. "Isso ilustra que as proteínas vegetais, que evoluíram em diferentes contextos, podem se comportar de maneira diferente. Enfatiza a necessidade de estudar genes diretamente nas principais culturas de interesse, em vez de pensar que os entendemos com base em como funcionam em outras plantas."
Kelley atribui grande parte do crédito pelo sucesso do projeto a uma "grande equipe de colaboradores", especialmente Craig Cowling, estudante de doutorado no laboratório de Kelley e primeiro autor do PNAS papel. "Craig foi quem realmente se aprofundou, para confirmar que esse gene carrega o hormônio vegetal auxina e controla absolutamente o tamanho do milho."
“Este projeto e ser reconhecido como primeiro autor de um artigo nesta importante revista foi um pouco inacreditável”, disse Cowling.
Kelley chama a nova pesquisa de pesquisa básica “fundacional” para compreender um gene que impacta numerosas e complexas características de crescimento, que a evolução conservou em muitas plantas, desde algas até milho. “Também é 'traducional', na medida em que se liga a recursos genéticos que podem ser usados para melhorar programas de melhoramento genético”, disse ela. "Isso abre novas questões e facetas de pesquisa para o meu laboratório."
