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Conhecer o genoma do fungo pode ajudar no combate da ferrugem da soja

Um passo importante para entender como age o fungo que apareceu no Brasil entre 2001 e 2002.

Saber como são os seres vivos é essencial para entender a evolução das espécies. Sequenciar um genoma é conhecer toda informação genética de um indivíduo: são todos os genes que estão no DNA.

Com o sequenciamento do genoma, pesquisadores conseguem entender o que ocorre naquele organismo e no comportamento. Pode-se comparar espécies próximas ou distantes, parasitas ou não de plantas, e entender como alguns indivíduos afetam outros.

Na agricultura, quando o sequenciamento do genoma de uma planta sadia é realizado, ele se torna a referência para aquela espécie. E, a partir dele, pesquisadores conseguem estudar e compreender o que acontece nas culturas quando são atingidas por organismos como fungos, vírus, bactérias e insetos. É possível comparar as mudanças que ocorrem entre uma planta sadia e uma doente e, com todo esse conhecimento, propor estratégias de controle, como o melhoramento genético das culturas. 

A CropLife Brasil entrevistou a pesquisadora Francismar Guimarães, da Embrapa Soja (PR), que participou do sequenciamento do genoma do fungo causador da ferrugem asiática da soja. Confira:

1. Por que sequenciar o genoma do fungo causador da Ferrugem Asiática?

A Ferrugem Asiática é a principal doença da soja em países tropicais como o Brasil. Causada pelo fungo P.pachyrhizi, ela apareceu aqui na safra  2001/2002 e tem causado bastante prejuízo. O custo médio da doença, segundo o Consórcio do Genoma, é de US$ 2,8 bilhões por safra em perdas de produtividade e em investimento para o controle da doença.

Usa-se muitos fungicidas no combate, no entanto, eles vem perdendo eficácia e isto se deve a algumas características importantes deste fungo que tem elevada variabilidade, devido a capacidade de ter muitos ciclos de multiplicação nas lavouras, e adaptação fácil. Isso dificulta o combate com fungicidas e/ou qualquer outro produto.

Com o sequenciamento do genoma do fungo, vai ser possível entender melhor a biologia desse organismo para propor novas alternativas de controle.

2. Como foi feito o estudo?

O consórcio formado para a montagem do genoma do fungo causador da ferrugem asiática envolveu pesquisadores do Brasil, Alemanha, França, Estados Unidos e Reino Unido. 

Os estudos começaram em 2017 com o recebimento do DNA do isolado MG2006 (coletado em 2006 no Mato Grosso). Foram 2 anos e meio até a liberação do genoma para a comunidade científica. Durante o processo, profissionais do Reino Unido e outros do Brasil se juntarasm ao consórcio. Como eles já trabalhavam com a montagem de outros isolados de fungos, foi possível disponibilizar 3 genomas de referência. 

3. Qual foi a descoberta de maior destaque ao analisar a genoma do fungo?

O sequenciamento do genoma revelou que ele é um dos maiores entre os fungos causadores de ferrugem ou mesmo entre outros causadores de doenças em plantas (fitopatógenos). Um dos pontos mais importantes é que este genoma é extremamente rico em repetições de sequência de DNA não-codificante, ou seja, que não tem informações para formação de proteínas, compondo cerca de 90% de todas as sequências. Isso nos leva a entender que os genes, responsáveis pelas características do indivíduo, levando a formação de proteínas, são resumidos a menos de 10% do genoma do fungo. Essa descoberta pode explicar a alta variabilidade e adaptabilidade do fungo.

Além disso, tem várias características de reprodução do fungo que não são conhecidas e isso é importante para explorar e entender a parte da variabilidade. 

4. Como estas informações estão sendo ou serão usadas?

Atualmente, trabalhamos para validar os genes já conhecidos em outras espécies de ferrugem, ativos em alguma etapa do ciclo de vida ou estrutura do fungo. O estudo vem sendo feito a partir de dados de expressão gênica, ou seja, analisando as sequências de RNA transcritas que são traduzidas em proteína.

Com a análise do transcriptoma associada às estruturas fúngicas em diferentes estágios de infecção é possível identificar os genes importantes em cada fase de vida e durante a doença.

Essa combinação de resultados nos ajuda a desenvolver ferramentas para o manejo da doença, seja com foco em restringir a ação do fungo ou melhorar a capacidade de defesa da soja.

Ao conhecer os genes do fungo envolvidos no processo de infecção ou nas diferentes etapas de reprodução é possível desenvolver ferramentas para o combate do agente da doença ou melhorar o padrão de resposta da planta. Como o Consórcio disponibilizou 3 genomas diferentes, outras comparações estão sendo realizadas a fim de identificar variações no DNA que possam explicar diferenças físicas e em sua adaptabilidade.

5. Como estão as pesquisas a partir desse sequenciamento?

Com o genoma de referência disponível, a EMBRAPA Soja quer descobrir a variabilidade genética deste fungo. Para isso, estamos fazendo ressequenciamento, ou, sequenciar novos genes isolados e compará-los.

Atualmente, 44 amostras de diversas regiões onde existe a ferrugem – América, África, Ásia e Oceania – foram encaminhadas para ressequenciamento. As amostras cobrem um período de 50 anos sendo a mais antiga de 1972, de Taiwan, na China. Metade das amostras vem sendo coletadas no Brasil desde 2003, em várias safras, o que traz diferentes perfis de infecções causados pelo fungo e reações aos fungicidas. Essa diversidade é importante para entendermos as mutações que vem acontecendo e, como os fungos resistem aos defensivos e aos genes de resistência da soja. Após isso, pretendemos associar as variações aos diferentes níveis de atuação do fungo.

O objetivo de todo esse estudo é que tenhamos conhecimento para propor novas estratégias de controle, monitoramento e manejo da soja.