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Melhoramento genético: Software desenvolvido é capaz de mapear os genomas da cana-de-açúcar

Publicado em 03 setembro 2019

Vários pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), com apoio da Fapesp, desenvolveram um software capaz de mapear as estruturas da cana-de-açúcar, de maneira rápida e econômica, porções específicas do genoma de plantas poliploides (aquelas que têm mais de dois conjuntos de cromossomos).

A ferramenta pode ser muito útil, principalmente para projetos que visam o melhoramento genético de plantas com interesse comercial. Os resultados foram divulgados na revista DNA Research.

O genoma da cana-de-açúcar é formado por 10 bilhões de pares de bases, distribuídos entre 100 e 130 cromossomos, ficando difícil de sequenciar pelos métodos genômicos utilizados atualmente. Segundo o coordenador responsável pela pesquisa, “Decifrá-lo exige um aparato computacional muito poderoso. Mesmo em se tratando do estado da arte em termos de processamento, ainda assim é difícil, o custo é muito alto. É um desafio para a bioinformática”.

Em comparação, o genoma humano que é composto por 3,2 bilhões de pares de bases espalhadas por 23 pares de cromossomos. O trigo, outra cultura de grande importância comercial, tem 17 bilhões de bases divididas em 21 pares de cromossomos.

Além do alto número dos pares de base, outro fator que dificulta as pesquisas do genoma da cana-de-açúcar, é que a espécie cultivada atualmente, Saccharum hybridum, é um híbrido criado a partir do cruzamento de duas espécies, entre a Saccharum officinarum, a cana originalmente domesticada na Índia há 3 mil anos, e uma gramínea chamada Saccharum spontaneum.

Laboratórios em vários países têm tentado por anos sem sucesso mapear o genoma completo da Saccharum hybridum. O Projeto Genoma Cana, conhecido como Projeto Fapesp Sucest, por exemplo, mapeou cerca de 238 mil fragmentos de genes funcionais da planta.

A estratégia utilizada, envolveu computação em larga escala e um grande investimento. Já no artigo recém-publicado na DNA Research, as equipes apresentam uma estratégia diferente, muito mais econômica e rápida, capaz de mapear porções específicas do genoma da cana e de plantas poliploides.

O resultado do trabalho, foi a criação de um software chamado Polyploid Gene Assembler (PGA, ou Montador de Genes Poliploides). “O PGA representa uma nova estratégia para realizar a montagem do espaço genético a partir de genomas complexos usando sequenciamento de DNA de baixa cobertura”, comenta o coordenador do projeto.

O pesquisador ressalta ainda, mesmo com grandes avanços nas tecnologias de sequenciamento, a montagem de genomas complexos ainda representa um gargalo, principalmente devido à poliploidia e alta heterozigosidade. E que o desenvolvimento de novos esforços de bioinformática podem contribuir para a superação dessas restrições, especialmente usando genomas completos dos organismos intimamente relacionados, nos quais os métodos baseados em conjuntos de referência possam ser aplicados.

Conteúdo baseado na notícia “Software localiza genes de interesse na cana-de-açúcar” veiculada no site Agência Fapesp.