Depois de um período de chuva inesperada, antes da época da colheita, o fazendeiro pode se deparar com o problema imprevisível do brotamento prematuro da cevada. A cevada germinada tem preços de mercado consideravelmente mais baixos e representa um fardo econômico para os agricultores e empresas que estão à mercê da natureza. O agravamento das mudanças climáticas não tornou esta situação melhor.
O problema da brotação antes da colheita tem mantido, portanto, os pesquisadores agrícolas ocupados. A germinação antes da colheita pode ser evitada pela dormência prolongada dos grãos por meio da manipulação genética. No entanto, a dormência pode interferir na produção de malte, além de causar germinação não uniforme na semeadura. Equilibrar essas questões é necessário para a produção de cevada de alta qualidade .
Agora, uma equipe de cientistas, liderada pelo Professor Associado Dr. Hiroshi Hisano da Universidade de Okayama, Japão, oferece uma solução para este problema antigo. Para obter a cevada perfeita, eles buscaram a mais recente tecnologia de manipulação de genes - edição de genes baseada em CRISPR / Cas9. O Dr. Hisano diz: "Reconhecemos a necessidade de manipular estrategicamente as safras para resistir aos efeitos do agravamento constante das mudanças climáticas. Como nosso grupo de pesquisa colaborativa já havia desenvolvido experiência na edição precisa do genoma da cevada, decidimos fazer o mesmo inicialmente. Também , estudos anteriores identificaram genes específicos de dormência de grãos e sementes na cevada, chamados Qsd1 e Qsd2. Portanto, nosso modus operandi era bastante claro. " Suas descobertas foram publicadas como um artigo de pesquisa no Plant Biotechnology Journal.
Usando a mutagênese direcionada CRISPR / Cas9, Dr. Hisano e sua equipe manipularam geneticamente amostras de cevada Golden Promise para serem mutantes únicos (qsd1 ou qsd2) ou mutantes duplos (qsd1 e qsd2). Em seguida, eles realizaram ensaios de germinação em todas as amostras mutantes e não mutadas.
Posteriormente, os resultados que obtiveram para mutantes, quando comparados com não mutantes, foram extremamente interessantes. Todos os mutantes apresentaram germinação retardada, mas havia propriedades específicas para mutantes ou propriedades condicionais. A germinação de mutantes foi promovida por tratamento com peróxido de hidrogênio a 3 por cento; a exposição de todos os mutantes a temperaturas frias promoveu amplamente a germinação, indicando que os grãosdos mutantes não estavam mortos, mas estavam dormentes por mais tempo. A mutação qsd1 em mutantes únicos reduziu parcialmente a dormência de grãos longos, devido a qsd2; e os mutantes qsd2 podem germinar no escuro, mas não na luz. Além disso, todos os mutantes mostraram acúmulo de ácido abscísico, consistente com as condições observadas com germinação retardada. Notavelmente, esse acúmulo de ácido abscísico por si só não consegue manter a dormência dos grãos a longo prazo, sendo esta última importante para a produção de cevada de alta qualidade.
Dr. Hisano diz: "Produzimos com sucesso cevada mutante que era resistente à brotação pré-colheita usando a tecnologia CRISPR / Cas9. Além disso, nosso estudo não apenas esclareceu os papéis de qsd1 e qsd2 na germinação ou dormência de grãos , mas também estabeleceu que qsd2 desempenha um papel mais significativo. "
No geral, este estudo serve como um marco para a pesquisa de melhoria de safra atual e futura por meio da manipulação eficiente de genes. Os pesquisadores têm esperança de poder resolver os problemas alimentares e ambientais usando suas técnicas aprimoradas de biotecnologia.
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