Cientistas decodificam 300 variedades de batata para melhores colheitas

Créditos: LightFieldStudios/iStock

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A batata é uma das culturas alimentares mais consumidas no mundo, mas enfrenta muitas ameaças das alterações climáticas, como secas, geadas e doenças. Como podemos torná-los mais resilientes e nutritivos para o futuro? Uma equipe de cientistas da Universidade McGill descobriu uma nova maneira de encontrar a resposta: criando um super pangenoma da batata.

Um pangenoma é uma coleção de todas as variações genéticas dentro de uma espécie, enquanto um super pangenoma inclui múltiplas espécies relacionadas. Os investigadores criaram o mais extenso superpangenoma da batata de sempre, abrangendo 60 espécies de batatas e seus parentes selvagens. Eles usaram supercomputadores para analisar dados de bancos de dados públicos, incluindo bancos genéticos no Canadá, nos Estados Unidos e no Peru.

O super pangenoma da batata revela a rica diversidade genética desta cultura que foi domesticada pela primeira vez pelos povos indígenas nas montanhas do sul do Peru, há cerca de 10.000 anos. Também ajuda a identificar os genes responsáveis ​​por características importantes, como resistência a doenças, tolerância a condições climáticas extremas e melhoria da qualidade nutricional.

Os investigadores esperam que o seu super pangenoma seja um recurso valioso para melhorar a colheita da batata utilizando técnicas tradicionais de reprodução ou edição genética. O seu objectivo é desenvolver uma super batata que possa enfrentar os desafios das alterações climáticas e garantir a segurança alimentar de milhões de pessoas em todo o mundo.

A líder do estudo, Professora Martina Strömvik, explicou que o seu super pangenoma revelou a diversidade genética da batata e o potencial para melhorar a cultura moderna através da reprodução de algumas características genéticas. Ela acrescentou que as espécies de batata selvagem poderiam oferecer informações valiosas sobre como se adaptar às alterações climáticas e às condições meteorológicas extremas, bem como melhorar a qualidade nutricional e a segurança alimentar.

O estudo faz parte de um projeto maior denominado Recursos do Genoma da Batata, que visa fornecer ferramentas e dados genômicos para pesquisa e melhoramento da batata. O projeto é financiado pela Genome Canada, Genome Quebec, Agriculture and Agri-Food Canada e muitos outros órgãos.

O estudo foi publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences.

A batata (Solanum sp., família Solanaceae) é a cultura alimentar não cereal mais importante do mundo. Possui mais de 100 parentes selvagens na seção Petota de Solanum, que apresenta espécies com reprodução sexuada e assexuada e níveis variados de ploidia. Um pangenoma da seção Petota de Solanum composto por 296 acessos foi construído incluindo diplóides e poliplóides comparados via variação de presença/ausência (PAV). O núcleo Petota (genes compartilhados por pelo menos 97% dos acessos) e os genomas shell (compartilhados por 3 a 97%) são enriquecidos em funções moleculares e celulares básicas, enquanto o genoma da nuvem (genes presentes em menos de 3% dos membros acessos) apresentaram enriquecimento em elementos transponíveis (TEs). Foi feita uma comparação de PAV em acessos domesticados versus selvagens, e uma árvore filogenética foi construída com base em PAVs, agrupando acessos em diferentes clados, semelhante a filogenias anteriores produzidas usando marcadores de DNA. Uma abordagem de pangenoma cladewise identificou resposta ao estresse abiótico entre os genes centrais no clado 1+2 e clado 3, e florescimento/tuberização entre os genes centrais no clado 4. O conteúdo de TE diferiu entre os clados, com o clado 1+2, que é composto de espécies da América do Norte e Central com isolamento reprodutivo de espécies de outros clados, possuindo conteúdo de TE muito menor em comparação com outros clados. Em contraste, acessos com histórico de propagação in vitro foram identificados e apresentaram altos níveis de TEs. Os resultados indicam um papel dos TEs na adaptação a novos ambientes, tanto naturais quanto artificiais, para Solanum seção Petota.