Pesquisadores descobrem variação natural no trigo selvagem para resistência a doenças de amplo espectro
Clonagem baseada em mapa do gene Pm36 de resistência ao oídio de amplo espectro no trigo. Crédito:IGDB O pão de trigo é uma das culturas básicas mais importantes para milhões de pessoas e é aparentemente o cereal mais cultivado e comercializado em todo o mundo. O trigo para pão é uma espécie hexaplóide com três subgenomas (2n =6x =42, AABBDD) que passou por dois eventos separados de alopoliploidização e domesticação.
Devido aos efeitos de estrangulamento, o trigo moderno sofre de uma diversidade genética extremamente baixa, o que levou à erosão genética e ao aumento da susceptibilidade e vulnerabilidade a tensões ambientais, pragas e doenças. O trigo emmer selvagem, Triticum dicoccoides, (2n =4x =28, AABB), é o ancestral selvagem direto do trigo duro e do pão, fornecendo uma nova variação natural para o melhoramento moderno do trigo.
Pesquisadores do Instituto de Genética e Biologia do Desenvolvimento (IGDB) da Academia Chinesa de Ciências fizeram progressos na clonagem de um gene de amplo espectro de resistência ao oídio, Pm36, que codifica uma nova quinase tandem com um domínio transmembrana (WTK7-TM) originada de trigo emmer selvagem.
Os resultados foram publicados online na Nature Communications em 10 de abril.
Pm36 foi identificado pela primeira vez a partir de linhas de introgressão de retrocruzamento de trigo selvagem emmer-durum e mapeado para o braço do cromossomo 5BL por cientistas da Universidade de Bari, Itália, usando polimorfismo de comprimento de fragmento amplificado, repetição de sequência simples (SSR) e etiqueta de sequência expressa (EST) - fabricantes derivados.
Cientistas da China Agricultural University desenvolveram uma linha de introgressão de retrocruzamento de trigo selvagem com resistência ao oídio e trigo comum em aproximadamente o mesmo período de tempo e mapearam com precisão o mesmo gene usando SSR polimórfico, marcadores de sítio marcados com sequência derivada de EST, realizando análise genômica comparativa.
Neste estudo, para clonar Pm36, uma população de segregação maior consistindo de 31.786 gametas foi usada para mapear Pm36 em um pequeno intervalo genômico contendo apenas quatro genes de alta confiança de acordo com as sequências genômicas de referência disponíveis de trigo e seus parentes selvagens. No entanto, nenhum destes genes foi considerado Pm36 após os dois genes expressos dentro deste intervalo terem sido introduzidos separadamente na cultivar de trigo altamente susceptível Fielder por transformação mediada por Agrobacterium para caracterização funcional.
Os investigadores questionaram-se então se esta seria uma variação na estrutura genómica da região do gene Pm36. Aproveitando o custo reduzido da tecnologia de sequenciamento de leitura longa PacBio SMRT, a linha de introgressão tetraplóide selvagem emmer-durum 5BIL-29 transportando Pm36 foi sequenciada para gerar leituras HiFi e leituras Hi-C para montagem da sequência do genoma. Um contig ptg000422 de 7,1 Mb abrangendo todo o intervalo de mapeamento físico do Pm36 (1,17 Mb) foi capturado do genoma montado.
Não surpreendentemente, foi encontrada uma grande inserção de sequência na região física Pm36 contendo sete genes previstos adicionais e uma suposta quinase em tandem com um domínio transmembranar previsto (WTK7-TM) foi ainda confirmada como o gene Pm36.
A análise da variação haplotípica revelou que o Pm36 (WTK7-TM) foi apresentado apenas no pool genético do emmer selvagem do sul. A ausência de Pm36 e de vários outros genes clonados de resistência a doenças, como Pm41, Yr15 e Yr36, em habitats naturais de trigo selvagem do sudeste da Turquia, onde se acredita que o trigo tenha sido domesticado, bem como em trigo tetraplóide e hexaplóide cultivado, revelou que estes genes de resistência a doenças foram deixados para trás na natureza e não integrados no conjunto genético do trigo cultivado.
A maioria dos genes clonados de resistência do trigo codificam proteínas receptoras repetidas ricas em leucina que se ligam a nucleotídeos intracelulares. A quinase tandem do trigo (WTK) foi recentemente caracterizada como uma nova proteína de resistência no trigo e em parentes silvestres para muitos tipos de resistência a doenças, incluindo ferrugem listrada, ferrugem do caule, ferrugem da folha, oídio e brusone do trigo.
Pm36/WTK7-TM foi descoberto em trigo selvagem e demonstrou ser resistente a diversos isolados de Blumeria graminis f. sp. tritici. O Pm36 tem sido usado para desenvolver linhagens avançadas com amplo espectro de resistência e alto potencial de rendimento para garantir a segurança alimentar.
