A mutação em um único gene de arroz cancela a esterilidade híbrida interespecífica
O híbrido possui cascas mas não produz sementes
Ao testar os mutantes, eles encontraram plantas que produziram sementes, por isso férteis.
Os cientistas empregaram com sucesso a mutagênese para identificar o gene que causa esterilidade híbrida no arroz, que é uma grande barreira reprodutiva entre as espécies.
Espera-se que seu sucesso ajude a elucidar a base genética da esterilidade híbrida interespecífica, que é importante não só para entender a biologia evolutiva da especiação, mas também para melhorar as culturas para a produção de alimentos.
Existem apenas duas espécies de arroz cultivadas: uma asiática ( Oryza sativa ) e uma africana ( O. glaberrima ). A espécie africana é tolerante a vários estresses abióticos e bióticos, como a alta temperatura, fornecendo uma fonte valiosa de genes que podem ser úteis na produção de arroz. No entanto, a barreira reprodutiva interespecífica dificulta o uso de espécies africanas em programas de reprodução com as espécies asiáticas. As plantas obtidas com a hibridação das duas espécies não produzem quase nenhuma semente quando são cultivadas. Isso é conhecido como esterilidade híbrida.
Para identificar a causa dessa infertilidade, o Professor Auxiliar Yohei Koide e o Professor Associado Akira Kanazawa, da Universidade Hokkaido, juntamente com seus colaboradores Pesquisador Sênior Yoshimichi Fukuta do JIRCAS e Professor Yutaka Okumoto da Universidade de Kyoto focados no locus do gene S1, que é conhecido por estar envolvido na esterilidade híbrida. A equipe criou inúmeras semente híbridas heterozigóticas para o locus S1, que foram então submetidas à irradiação do feixe de íons pesados para induzir mutações. Os experimentos de irradiação foram conduzidos no RIKEN.
Ao testar os mutantes, eles encontraram plantas que produziram sementes, por isso férteis, apesar de serem heterocigotos para o locus S1. A análise de genes subsequente do locus S1 encontrou uma deleção no gene de codificação de peptidase chamado SSP . Quando a equipe trouxe o SSP intacto para a espécie asiática por experimentos de transformação e cruzou o transformante com o mutante, recuperou a esterilidade híbrida, mostrando que SSP é causador. Curiosamente, a transformação por si só não mostrou esterilidade, sugerindo que SSP é indispensável, mas não é suficiente para a esterilidade híbrida.
A equipe então pesquisou os caminhos evolutivos da SSP e descobriu que o gene está presente apenas nas espécies africanas e algumas outras espécies selvagens, não no asiático. Isso significa que o gene foi adquirido ou perdido em certos caminhos evolutivos e manteve limites interespecíficos.
"Nosso estudo mostra que a barreira reprodutiva interespecífica pode ser superada por uma ruptura de um único gene. Pesquisas adicionais poderiam ajudar a melhorar os programas de melhorias e aumentar os rendimentos do arroz para enfrentar a escassez de alimentos nas populações em crescimento", diz Yohei Koide.
