Gene poderia desbloquear maiores rendimentos de trigo para uma população crescente

Duas imagens de uma espiga de trigo. A imagem superior é um pico de um mutante alog1, com espiguetas adicionais destacadas em rosa. A imagem inferior é uma espiga normal de uma planta sem o gene editado. Crédito:Universidade de Adelaide

Um estudo da Universidade de Adelaide descobriu que vias moleculares reguladas por um gene tradicionalmente usado para controlar o comportamento da floração do trigo poderiam ser alteradas para alcançar maiores rendimentos. A pesquisa foi publicada em Current Biology .

O gene é denominado Fotoperíodo-1 (Ppd-1) e é usado regularmente pelos criadores para garantir que as safras de trigo floresçam e dêem grãos no início da temporada, evitando as condições adversas do verão. No entanto, existem desvantagens conhecidas.

“Embora esta variação beneficie a produtividade do trigo, alinhando a polinização e o desenvolvimento dos grãos com condições ambientais mais favoráveis, ela também penaliza o rendimento, reduzindo o número de florzinhas e espiguetas com grãos que se formam na inflorescência do trigo”, diz o Dr. Fellow da Escola de Agricultura, Alimentação e Vinho da Universidade de Adelaide.

Ao examinar genes cuja expressão é influenciada pelo Ppd-1, a equipe de pesquisa do Dr. Boden descobriu dois fatores de transcrição que podem ser editados para influenciar o número e a disposição das espiguetas contendo grãos que se formam em uma espiga de trigo, bem como o momento da espiga. emergência.

“A exclusão de um fator de transcrição, chamado ALOG1, aumenta a ramificação tanto no trigo quanto na cevada, que normalmente formam inflorescências não ramificadas, e sugere que esse gene pode ser um importante regulador de espigas não ramificadas na família de culturas Triticeae”, diz o Dr. .

“O conhecimento adquirido informará os criadores sobre os alvos genéticos do Ppd-1, para os quais podemos usar a diversidade genética para projetar genótipos que possam produzir melhores resultados”.

A equipe de pesquisa do Dr. Boden está agora ampliando seu trabalho com testes de campo no Recinto de Pesquisa da Universidade para testar o desempenho das linhagens editadas por genes em condições de campo.

Por acaso, pesquisadores alemães descobriram um efeito semelhante para os fatores de transcrição ALOG1 na cevada, o que fornece pistas interessantes para a evolução das inflorescências não ramificadas do trigo e da cevada, em relação às do arroz e do milho, que apresentam padrões de ramificação mais elaborados.

A Austrália é o maior exportador mundial de trigo e produziu 36.237.477 toneladas métricas da safra em 2022 – a maior colheita anual já registrada no país.

“O trigo contribui com 20% de calorias e proteínas para a dieta humana, e os cientistas e criadores precisam encontrar maneiras de aumentar a produção de grãos de trigo entre 60-70% até 2050 para manter a segurança alimentar para a crescente população global”, diz o Dr. Boden.

“Estudos como o nosso são particularmente importantes porque fornecem uma lista de alvos genéticos que podem ser usados com novas tecnologias, como transformação e edição genética, para gerar nova diversidade que pode ajudar a melhorar a produtividade das culturas.

"Prevemos que a nossa investigação levará a novas descobertas de genes que controlam o desenvolvimento de espiguetas e florzinhas no trigo e, ao fazê-lo, beneficiará o desenvolvimento de estratégias para melhorar o potencial de rendimento do trigo."

Mais informações: Adam Gauley et al, Photoperiod-1 regula o transcriptoma da inflorescência do trigo para influenciar a arquitetura das espiguetas e o tempo de floração, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.029
Informações do diário: Biologia Atual

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