Pesquisadores da Duke University, na Carolina do Norte, produziram culturas resistentes a patógenos sem comprometer o rendimento e a aptidão da planta.
As plantas são comumente atacadas por patógenos microbianos, virais ou fúngicos. Melhorar a produção de culturas envolve as aplicações de pesticidas. Nos últimos anos, foram produzidos cultivos resistentes a patógenos geneticamente modificados que expressam um alto nível de proteínas imunológicas. Um dos principais reguladores da resposta imune de uma planta é o gene NPR1. No entanto, cepas resistentes a doenças que expressam em excesso a NPR1 apresentam uma aptidão mais fraca, tornando-as produtos agrícolas indesejáveis. Assim como a condição humana de imunidade elevada é problemática, a superexpressão da NPR1 resulta em uma planta resistente, porém menos saudável. Em outras palavras, um ganho na resistência foi equilibrado por uma penalidade na aptidão. Para resolver esse problema, os pesquisadores tentaram criar cepas capazes de ativar transitoriamente as respostas imunes apenas no momento da infecção.
Dois artigos consecutivos publicados no mês passado na Nature por Xinnian Dong e colegas da Duke University em North Caroline relatam uma implementação bem-sucedida da resposta imune transitória. É bem compreendido que a infecção por patógenos desencadeia a ativação da resposta imune da planta no nível da transcrição, fornecendo um conjunto de mensageiros que seriam traduzidos em proteínas relacionadas à defesa imunológica. Curiosamente, em um estudo recente, Dong e seus colegas identificam que, juntamente com mudanças na expressão gênica, há modificações na eficácia da tradução. Alterações de maquinaria translacional permitem a tradução prioritária para mensageiros que codificam produtos proteicos cruciais para a resposta imune. Pesquisadores identificaram a seqüência responsável pela indução de tradução rápida, e descobriu que quando foi transferido para o gene de interesse, a eficiência translacional foi acelerada. Em seguida, o elemento promotor da tradução foi fundido ao gene NPR1 para permitir a tradução rápida do transcrito NPR1. Para criar um gene que seria transcrito apenas no momento da infecção, os pesquisadores também acrescentaram elementos responsivos ao patógeno na sequência.
Os pesquisadores criaram plantas resistentes a patógenos geneticamente modificados, capazes de estimular a defesa imunológica no momento da infecção e combater o patógeno, mas suficientemente curtas para manter as plantas saudáveis. A abordagem de reforço imunológico foi demonstrada em linhagens geneticamente modificadas de arroz e Arabidopsis e forneceu proteção contra infecções bacterianas e fúngicas.
Cepas de arroz resistentes a patógenos são de grande importância na agricultura, onde os agricultores freqüentemente perdem campos com cultivos devido a infecções. Especialmente, é importante para os países em desenvolvimento, onde os agricultores podem sempre ter recursos para a aplicação de pesticidas.
Os especialistas em pesquisa estão otimistas quanto às possíveis aplicações desses resultados. Um próximo passo é testar mais patógenos em várias culturas com o sistema de imunidade reforçada. Com sorte, daqui a 50 anos, o uso de produtos químicos na agricultura será histórico e a genética será usada para controlar doenças em plantas.
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