Pesquisadores concluem o mapeamento dos genomas das variedades Frantoio e Leccino

Uma equipe internacional de pesquisadores mapeou o genoma completo das variedades de oliveira Leccino e Frantoio.

O mapeamento genômico das duas cultivares nativas da Itália, hoje cultivadas em dezenas de países, permitirá aos pesquisadores compará-las e abrirá caminho para uma compreensão mais profunda da genética da oliveira.

“Em tempos de mudança climática, saber mais sobre a genômica das oliveiras significa saber mais sobre como essas árvores reagem a fatores de estresse ambientais importantes e, às vezes, novos”, disse Luca Sebastiani. 

“O sequenciamento nos permite ter um vocabulário com o qual compreender por que essas duas cultivares são diferentes.” – Luca Sebastiani, professor de ciências hortícolas, Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa

O coor­di­na­dor do estudo, que também é pro­fes­sor ti­tular de ciências hortícolas na Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, disse ao Olive Oil Times que a genômica poderia gerar olivais mais resilientes na bacia do Mediterrâneo.

“Para nos adaptarmos às mudanças climáticas, precisamos de genótipos resistentes, bem como de técnicas agronômicas adequadas”, disse Sebastiani. “Se houver escassez de água, será necessária irrigação, mas também cultivares que utilizem a água de forma eficiente. Há também desafios relacionados a temperaturas mais altas, nova sensibilidade a patógenos e ataques de insetos.” 

“O mapeamento genético é uma das ferramentas que nos permite encontrar soluções mais rapidamente”, acrescentou.

Embora a edição genética da oliveira ainda esteja em sua infância, comparar os genomas das duas cultivares poderia produzir árvores mais resilientes mais rapidamente do que os programas tradicionais de melhoramento genético. 

Tanto a Frantoio quanto a Leccino são bem documentadas na literatura científica, assim como seu comportamento ao lidar com estresse ambiental.

“Suas respostas ao estresse, tanto à seca quanto, especialmente, à salinidade, são modelos muito interessantes, porque a Frantoio é tolerante, enquanto a Leccino o é menos”, disse Sebastiani.

“Trabalhamos há anos para explicar o mecanismo por trás dessa diferença, mas, sem dados genômicos, sempre foi difícil compreender totalmente quais genes poderiam estar envolvidos”, acrescentou.

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“O sequenciamento nos permite ter um vocabulário com o qual compreender por que essas duas cultivares são diferentes”, observou Sebastiani.

De acordo com os pesquisadores, a prática comum de selecionar variedades de azeitona por meio do melhoramento genético tradicional é demorada e nem sempre produz os melhores resultados.

Em seu artigo, os pesquisadores observaram que os resultados são mistos, uma vez que “faltam, em grande parte, informações moleculares precisas sobre a localização e a estrutura dos genes”. Os cientistas levaram mais de dois anos para concluir o mapeamento. 

“Conseguimos graças aos fundos do Plano Nacional de Recuperação e Resiliência da Itália e ao fato de sermos um grupo bastante grande”, disse Sebastiani, que também incluiu colegas da Universidade do Arizona e da Universidade Rei Abdullah de Ciência e Tecnologia, na Arábia Saudita.

Uma alta percentagem de Long Terminal Repeats foi encontrada em ambas as cultivares, indicando uma semelhança significativa em seu genoma.

As sequências repetidas de DNA não são aleatórias, pois são moldadas pela evolução e podem desempenhar papéis importantes, como ajudar a manter a estabilidade e a integridade do genoma.

“Ainda não sabemos muito bem como as diferentes partes do genoma interagem”, disse Sebastiani. “Agora que temos essas informações em diferentes cultivares, podemos começar a perceber essas diferenças, e isso poderá nos ajudar a compreender melhor a espécie nos próximos anos.” 

Ele comparou o desafio que os pesquisadores enfrentaram ao mapear os genomas das duas cultivares à montagem de um quebra-cabeça, em que metade das peças é de um céu azul claro.

“Nesse caso, encaixar as peças do quebra-cabeça é muito mais complicado do que em um que apresenta muitas variações”, disse ele. “Isso é um problema nas azeitonas, porque temos muitas regiões altamente repetitivas.” 

Localizar a posição dos genes dentro de um genoma é fundamental para transformar sequências brutas de DNA em conhecimento prático, e ajuda os pesquisadores a associar um gene a uma característica específica, como rendimento, composição do azeite ou resistência a pragas e doenças. 

Esse conhecimento acelera os programas de melhoramento genético, substituindo a seleção lenta e aleatória por abordagens direcionadas. 

A localização dos genes também revela como eles são regulados e interagem, oferecendo insights sobre adaptação e domesticação. 

Nas oliveiras, mapas precisos permitem que os cientistas comparem cultivares, rastreiem mudanças evolutivas e criem ferramentas de precisão, como o melhoramento assistido por marcadores ou a edição genética, para desenvolver variedades mais resilientes e de alta qualidade.

“Esse mapeamento de alta qualidade só pode ser feito quando se tem técnicas que sequenciam fragmentos muito grandes, o que torna tudo mais fácil”, disse Sebastiani.

“Ao longo dos anos, houve uma enorme evolução nas técnicas”, acrescentou ele. “Hoje temos o PacBio, que permite o sequenciamento de fragmentos de DNA mais longos, algo que não era possível antes.”

Em um estado de estresse, como aquele induzido pela salinidade do solo ou pela seca, apenas alguns genes podem estar envolvidos, com diferenças observadas entre as duas cultivares.

“Uma pequena diferença na estrutura do gene, ou mesmo na região promotora que regula o grau de funcionamento do gene, pode fazer com que um gene não funcione de forma alguma, ou seja menos ativo, ou seja mais ativo”, disse Sebastiani.

Ele acrescentou que identificar e compreender as diferenças é crucial.

“Se eu compreender que um gene envolvido em um determinado tipo de estresse tem uma estrutura no Frantoio e outra no Leccino, e que funciona melhor no Frantoio e pior no Leccino, posso então também usar técnicas de análise de expressão gênica, com sequenciamento de RNA ou outras tecnologias, para verificar se essa variação estrutural afeta a atividade”, disse Sebastiani.

“Se eu descobrir que sim, agora também temos a edição genética”, acrescentou. “Nas azeitonas, ainda não é muito eficaz, mas eu poderia reescrever o gene Leccino para imitar a forma do gene Frantoio, transferindo essa informação para que ele funcione de maneira diferente.”

No entanto, Sebastiani explicou que a pesquisa sobre a edição de genes da oliveira ainda está em seus estágios iniciais de experimentação em comparação com outras espécies. 

“Também trabalho com o álamo [gênero que inclui 35 espécies de salgueiros] com meu grupo”, disse Sebastiani. “No álamo, já conseguimos fazer isso. Nas oliveiras, o problema ainda são as dificuldades de transformação com essas técnicas de edição; pode levar anos.”

Embora tenha havido avanços rápidos na tecnologia de edição genética, Sebastiani reconheceu que era impossível estimar quanto tempo isso poderia levar. 

Ainda assim, ele espera que o rápido desenvolvimento da genômica e das tecnologias relacionadas possa ter um impacto em um prazo relativamente curto em comparação com abordagens anteriores.

“Hoje, mesmo usando técnicas tradicionais, mas auxiliadas pela biologia molecular, se eu cruzar Leccino e Frantoio para transferir a tolerância ao sal, teria que esperar até que a planta cresça e então testá-la. Isso leva muito tempo”, disse ele.

“Se, em vez disso, eu procurar diretamente pela estrutura do gene, já posso rastreá-lo com genômica ou outras técnicas”, acrescentou Sebastiani. “Hoje posso até sequenciar todo o genoma a um custo reduzido e, como já tenho o genoma de referência, posso ver exatamente onde esse gene está e em que posição.”

“Eu poderia pegar a Leccino, sabendo que dois ou três genes aumentam a tolerância, e modificar apenas esses”, observou ele. “Com a edição, se tudo desse certo, em um ou dois anos, isso poderia ser feito em laboratório. Isso seria um grande passo à frente.”

A genômica e o mapeamento dos genes da oliveira poderiam abrir caminho para uma nova abordagem na lavoura da oliveira. 

Enquanto a agricultura tradicional frequentemente envolve olivais centenários, novos pomares plantados com variedades de oliveira geneticamente editadas poderiam se mostrar cruciais para sustentar a produção em um cenário de clima mediterrâneo mais quente e seco.

“Esses novos conhecimentos podem se traduzir em mudanças na produtividade, inovação e soluções para os produtores”, disse Sebastiani. 

A equipe de pesquisa utilizará as novas informações genômicas para obter uma compreensão mais profunda das diferenças entre as duas cultivares em resposta ao estresse salino. 

“Também planejamos, se possível, sequenciar mais variedades que nos interessam por suas respostas a outros tipos de estresse, incluindo poluentes”, concluiu Sebastiani. “Definitivamente usaremos a genômica para compreender melhor os mecanismos.”

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