Controversa ‘unidade genética’ pode desarmar patógeno mortal do trigo

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A queima da cabeça do trigo destrói os grãos de trigo e pode tornar os que permanecem tóxicos.

o Fusarium fungo é a desgraça da existência de todo agricultor de trigo. Causando crosta de trigo – também conhecida como queima da cabeça – dizima colheitas e contamina grãos com uma toxina prejudicial a pessoas e animais. Agora, pesquisadores australianos criaram uma nova estratégia para combater Fusarium graminearum, o mais famoso patógeno da crosta de trigo. No laboratório, eles usaram uma tecnologia de alteração do genoma chamada “impulso genético” para se livrar dos genes de fungos que tornam essa praga tão tóxica.

A nova estratégia do trigo seria o primeiro uso de uma unidade genética para controlar um patógeno nas plantas. As descobertas são “muito atraentes” para a saúde vegetal e humana, diz John Leslie, patologista de fungos da Universidade Estadual do Kansas. No entanto, os drives de genes nunca foram implantados fora do laboratório e os planos de usá-los para eliminar mosquitos e outras pragas têm sido controversos.

A crosta de trigo é um problema crescente na América do Norte, Europa e China. Os pesquisadores estão lutando para criar trigo resistente a esse fungo, com algum sucesso recente. Mesmo assim, “o gerenciamento de doenças está chegando a uma encruzilhada”, diz Peter Solomon, patologista de plantas moleculares da Universidade Nacional da Austrália.

Demora muito tempo e esforço para desenvolver novas raças de trigo. E produzir resistência significativa a esse fungo provavelmente exigirá a introdução de múltiplos genes. Mesmo assim, a proteção completa pode não ser alcançada. Enquanto isso, o fungo rapidamente se torna resistente a qualquer tratamento químico, e vários países estão começando a proibir o uso desses fungicidas. Por esses motivos, Salomão diz: “É importante não deixarmos de considerar métodos novos e inovadores para gerenciar doenças”.

Então Donald Gardiner, biólogo molecular da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth em St. Lucia, Austrália, e seus colegas decidiram ver se poderiam fazer Fusarium menos potente usando impulso genético. O processo envolve a introdução de DNA em um organismo que faz com que uma versão de um gene seja passada para a próxima geração, mas não para outra. Eventualmente, apenas as versões desejadas desses genes permanecem na população.

Os cientistas geralmente usam a ferramenta de edição de genes CRISPR como o driver genético. É assim que os pesquisadores esperam combater a malária: eles adaptaram o CRISPR para espalhar um gene que transformou as populações de um mosquito transmissor da malária em todos os machos, para que as espécies não possam se reproduzir. Dadas as muitas incertezas sobre as conseqüências a longo prazo da liberação de uma unidade de genes, os cientistas estão procedendo cautelosamente com esse trabalho.

Embora ciente dessas preocupações, Gardiner e seus colegas ainda sentiam que um impulso genético valia a pena explorar para a crosta de trigo. Sua intenção era livrar-se de três Fusarium genes que tornam o patógeno altamente infeccioso e os grãos infectados tóxicos, deixando o fungo intacto em termos de DNA.

Eles descobriram que o CRISPR não espalhou com eficiência as versões inócuas desses genes. Mas um gene em outro fungo – o que Gardiner chama de unidade genética – provou ser a tarefa mais eficiente do que o CRISPR e mais fácil de trabalhar.

Gardiner e colegas vincularam esse gene a versões inócuas dos três genes-alvo. Uma vez no Fusarium, o gene acionador de genes fez com que todos os esporos produzidos sexualmente que terminassem com as versões originais dos genes direcionados morressem. Assim, as versões inócuas foram preferencialmente transferidas para a próxima geração. Essas gerações subseqüentes foram menos capazes de causar crosta de trigo mas por outro lado não eram diferentes do típico Fusarium, a equipe relata em uma pré-impressão publicada este mês no bioRxiv.

“É um pouco como substituir algumas frases no meio de um livro grande por um texto não relacionado”, diz Gardiner. Em apenas três gerações, os três genes virulentos haviam desaparecido completamente, relatam ele e seus colegas. “Acreditamos que a tecnologia deve ser aplicável a muitos outros patógenos economicamente importantes”, diz Gardiner.

Outros são céticos. “É uma idéia nova, mas não prática”, diz Caixia Gao, bióloga de plantas da Academia Chinesa de Ciências em Pequim. Ela não acha que Fusarium privados de seus genes de virulência poderiam sobreviver na natureza e competir com versões inalteradas do fungo ou de outros Fusarium espécies. “As consequências serão que outros patógenos podem dominar”, diz ela, e a doença ainda seria um problema.

E Leslie salienta que muitos fungos, incluindo alguns tipos de Fusarium, raramente ou nunca se reproduzem sexualmente, o que é um pré-requisito para um mecanismo de controle acionado por genes funcionar. Além disso, “o desenvolvimento de testes de campo será muito importante e provavelmente difícil de projetar”, acrescenta ele. A equipe terá que mostrar que a unidade genética é eficaz na redução da crosta de trigo em condições naturais, diz Leslie, e ao mesmo tempo garantir que o fungo modificado não escape para a natureza. Mesmo que as questões logísticas possam ser resolvidas, será difícil obter a aprovação regulamentar para liberar um fungo patogênico de plantas geneticamente modificadas.

No entanto, “vale a pena explorar o conceito”, diz Leslie. “Mesmo se falhar, devemos aprender muito sobre como gerenciar populações de fungos.”

Fonte: www.sciencemag.org

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