Genética por pulverização melhora colheitas sem plantas geneticamente modificadas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/03/2022

Esquema de funcionamento da técnica de ativação genética de plantas comuns.
[Imagem: Chonprakun Thagun et al. - 10.1021/acsnano.1c07723]

Modificação genética sob demanda

Pesquisadores japoneses desenvolveram uma técnica para melhorar a qualidade das colheitas sem a necessidade de criar plantas geneticamente modificadas.

Em vez de alterar o genoma da planta para que ela não expresse um gene específico, o mesmo gene pode ser suprimido inserindo um composto bioativo específico na planta nativa: O composto bioativo é levado às células por um carreador que pode penetrar nas paredes das células vegetais e então inativar o gene alvo.

Assim, em vez de alterar os genomas das plantas, e depois fazê-las produzir sementes que dão origem às plantas geneticamente modificadas, a nova técnica se baseia em um spray que introduz moléculas bioativas nas células vegetais através de suas folhas.

Segundo Chonprakun Thagun e seus colegas do Instituto Riken, a nova tecnologia pode ser usada para ajudar as plantações a resistirem a pragas ou se tornarem mais resistentes à seca - tudo em menos tempo e com menor custo do que desenvolver linhagens de plantas geneticamente modificadas.

Além disso, as plantas geneticamente modificadas nunca ganharam aceitação generalizada, sobretudo nos países desenvolvidos. Com a técnica de pulverização, apenas a cultura que está no solo tem seus genes alterados.

Testes da alteração focando genes que ativam proteínas fluorescentes introduzidas artificialmente nas plantas.
[Imagem: Chonprakun Thagun et al. - 10.1021/acsnano.1c07723]

Modificação genética por pulverização

Embora o conceito possa parecer simples, fazê-lo funcionar foi um desafio.

"Além de projetar uma maneira de introduzir moléculas bioativas nas plantas, tivemos que considerar um método de entrega que fosse prático para culturas cultivadas em condições agrícolas reais," contou o professor Masaki Odahara.

Muitos tipos de nanopartículas conseguem penetrar nas células vegetais, mas a equipe se concentrou em uma classe conhecida como "peptídeos penetrantes de células" porque eles também conseguem chegar a estruturas específicas dentro das células das plantas, como os cloroplastos. Foram testados vários deles, até encontrar um que se mostrasse eficaz ao ser aplicado por spray sobre as folhas.

A equipe iniciou os testes com o modelo vegetal tradicional, a Arabidopsis thaliana, mas agora já checou o funcionamento da modificação genética na soja e em tomates.

Nesses testes, eles também descobriram que a inclusão de outras biomoléculas e nanoestruturas na solução de pulverização permite aumentar temporariamente o número de poros nas folhas, o que aumenta a quantidade de spray absorvido pela planta.

O elemento chave da alteração de genes por pulverização está nos nanocarreadores que levam a substância ativa para o interior das células.
[Imagem: Chonprakun Thagun et al. - 10.1021/acsnano.1c07723]

Otimizar o sistema de pulverização

"As mitocôndrias e os cloroplastos regulam grande parte da atividade metabólica de uma planta. Direcionar essas estruturas com moléculas bioativas entregues via pulverização pode melhorar efetivamente as características de qualidade economicamente desejáveis das culturas.

"Nosso próximo passo será melhorar a eficiência do sistema de entrega. Em última análise, esperamos que este sistema possa ser usado para proteger as culturas de parasitas ou outros fatores prejudiciais," concluiu Odahara.

Outro potencial benefício citado pela equipe é que a técnica é mais versátil, bastando alterar a substância a ser pulverizada para que novas pragas ou novas condições de clima possam ser enfrentadas, sem a necessidade de geração de novas linhagens geneticamente modificadas em laboratório.

Mais tópicos