A edição genética por meio da técnica CRISPR/Cas9 foi usada para dar resistência à brusone à cultivar de arroz BRSMG Curinga em um estudo da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia . Uma vez lançada em 2005, a BRSMG Curinga foi substituída no mercado após se tornar suscetível à doença — que é causada pelo fungo Magnaporthe oryzae — ao longo dos anos. A tecnologia resultante da eliminação de dois genes-alvo relacionados à brusone ainda está em fase de testes, mas tem potencial para chegar ao mercado em alguns anos.
De acordo com a pesquisadora Angela Mehta , uma vez que cultivares como BRSMG Curinga são lançadas no mercado como resistentes ou tolerantes à brusone, elas se tornam suscetíveis em poucos anos devido ao fato de que a variabilidade do fungo é muito alta. Este é um problema tanto para o cultivo de arroz irrigado quanto para o de sequeiro. O estudo comparou um genótipo de arroz suscetível com um genótipo resistente em busca de proteínas que se tornam mais abundantes na planta suscetível após o patógeno infectá-la.
“Identificamos um grupo de proteínas potencialmente envolvidas nessa suscetibilidade e selecionamos os genes correspondentes para knockout pelo CRISPR”, afirma Mehta. O termo “knockout” significa remover a função de um determinado gene, o que, por sua vez, para de produzir a proteína funcional. Para o pesquisador, o estudo também mostra a importância da prospecção de genes de interesse agronômico por meio de técnicas de ômicas (conjunto de ferramentas moleculares que auxiliam na compreensão das diferentes moléculas biológicas que dão funcionalidades a um organismo, como genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica).
Eles identificaram três genes capazes de tal knockout, dois dos quais foram validados durante o doutorado sanduíche de Fabiano Távora, supervisionado por Mehta e realizado no Centro Francês de Pesquisa Agrícola para o Desenvolvimento Internacional (C i r a d ).
Suprimir
Ao eliminar esses genes na variedade de arroz Kitaake, que é considerada um modelo, Távora descobriu que a planta se tornou ligeiramente mais resistente à explosão em comparação com a variedade não editada. “Quando ele voltou da França, usamos um desses genes como alvo e selecionamos outros dois para criar uma combinação de alvos para eliminar dois genes de uma vez, em duas construções diferentes na cultivar BRSMG Curinga”, explica Mehta. O estudo resultou em duas linhagens de arroz resistentes à explosão (uma para cada construção) apresentando mutações para os dois genes alvo.
Segundo a pesquisadora, os knockouts de dois genes foram realizados ao mesmo tempo para aumentar a resistência e obter uma melhor resposta. Ela destaca que os resultados até agora foram obtidos em casa de vegetação, onde as linhagens foram desafiadas com um isolado do fungo. “O próximo passo é desafiá-las com outros isolados para ver se essa resistência será mantida”, completa.
Mehta também destaca que a BRSMG Curinga foi escolhida por ser um genótipo transformável e por apresentar características agronômicas mais próximas do interesse do produtor quando comparada a cultivares modelo, como Nipponbare e Kitaake. “Essas variedades não têm o nível de melhoramento para terras altas da Curinga, que foi adaptada às condições do Cerrado brasileiro”, ressalta.
Para o pesquisador, os resultados da pesquisa oferecem uma importante fonte de resistência genética à brusone, diferente do que temos hoje, a ser incorporada em linhagens elite, variedades e até mesmo em linhagens de populações para seleção recorrente no programa de melhoramento de arroz da Embrapa.
O estudo foi realizado em parceria com os pesquisadores Raquel Mello e Adriano Castro , da Embrapa Arroz e Feijão , em projeto liderado por Angela Mehta, financiado pela Embrapa com apoio de projeto Embrapa-Monsanto liderado pela pesquisadora Márcia Chaves , da Embrapa Clima Temperado .
Explosão
A brusone, causada pelo fungo Magnaporthe oryzae , é considerada a doença mais destrutiva do arroz e ocorre em todo o Brasil. Como as perdas são variáveis, elas são maiores em arrozais de sequeiro no Centro-Oeste do Brasil, podendo comprometer até 100% da produtividade em anos de ataques epidêmicos. Ela também ataca diversas gramíneas comuns em arrozais e trigos.
As principais fontes de contaminação primária são sementes infectadas e restos de culturas. A infecção secundária se origina de lesões de esporulação em folhas infectadas. Todos os estágios do ciclo da doença são altamente influenciados por fatores climáticos. Em geral, requer altas temperaturas (de 25 °C a 28 °C) e umidade acima de 90%.
Os sintomas nas folhas começam com a formação de pequenas lesões necróticas marrons, que aumentam de tamanho e se tornam elípticas, com margens marrons e um centro cinza ou esbranquiçado. Em condições favoráveis, as lesões causam a morte das folhas e, frequentemente, de toda a planta.
Os sintomas característicos nos nós da planta são lesões marrons que podem afetar as regiões do caule que estão próximas aos nós atacados. Uma infecção do nó na base da panícula (inflorescência da planta de arroz) é conhecida como explosão do colar, pois uma lesão marrom circunda a região nodal e causa estrangulamento da planta.
A planta pode apresentar nanismo (anomalia que ocorre quando os grãos não se desenvolvem corretamente). As panículas ficam esbranquiçadas e são facilmente identificadas no campo. Muitas partes da panícula, como raque, ramos primários e secundários e pedicelos, também são infectadas.
Controlar
Atualmente, os danos causados pela brusone podem ser reduzidos integrando o uso de cultivares resistentes, práticas culturais e fungicidas ao manejo da cultura com preparo adequado do solo; fertilização balanceada, evitando crescimento vegetativo excessivo das plantas; utilização de sementes de boa qualidade fitossanitária e fisiológica; semeadura em período mínimo de tempo e no sentido oposto ao da direção predominante do vento; incorporação de restos culturais; profundidade de semeadura uniforme; densidade de semeadura recomendada para a cultivar ou sistema de produção.
Outras práticas importantes incluem o controle de plantas daninhas; destruição de plantas voluntárias e doentes; boa nivelação do solo; manutenção do nível adequado da água de irrigação durante o ciclo da planta; dimensionamento adequado dos sistemas de irrigação e drenagem; troca de escolha de cultivares a cada 3 ou 4 anos; semeadura no início da estação chuvosa; uso de fungicidas aplicados no tratamento de sementes e pulverização das partes aéreas das plantas.
A proteção contra a brusone das panículas é feita preventivamente por meio de pulverizações com fungicidas sistêmicos: uma aplicação deve ser feita ao final do período de emborrachamento e a outra quando houver até 5% de emissão de panículas.
