Coleta de arroz forma catálogo para melhoramento da produção

Produtores de arroz enfrentam muitos desafios, desde a adaptação aos efeitos da mudança climática até lidar com a pressão para aumentar a produtividade da cultura.

O arroz é uma das culturas de cereais mais importantes do mundo. Mais da metade da população mundial depende do arroz como sua principal fonte de energia proveniente dos alimentos.

O arroz é cultivado em todo o mundo. Mas os produtores de arroz enfrentam muitos desafios. Isso vai desde a adaptação aos efeitos da mudança climática até lidar com a pressão para aumentar a produtividade da cultura.

É aí que entram os bancos de genes. Eles servem como repositórios de materiais genéticos de plantações.

“Os bancos de genes preservam e caracterizam a diversidade de culturas para uso no melhoramento de culturas, agora e nas gerações futuras”, diz Georgia Eizenga, membro da Sociedade Americana de Agronomia e Ciência de Culturas da América.

Eizenga é o principal autor de um novo estudo que visa aprimorar a gestão e a utilidade do repositório de recursos genéticos do arroz do USDA. A pesquisa foi publicada na Crop Science , uma publicação da Crop Science Society of America .

A Coleção Nacional de Pequenos Grãos do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) contém material de cerca de 20.000 variedades de arroz. Essa coleção diversificada é especialmente importante para a indústria de arroz dos Estados Unidos.

“O arroz foi introduzido nos Estados Unidos da Ásia e da África”, diz Eizenga. “Ter uma coleção global diversificada de cultivares de arroz fornece uma fonte de novas características que podem ser usadas para o melhoramento da safra”.

Mas catalogar essa coleção de material genético não é uma tarefa fácil. Os desafios incluem desenvolver descrições detalhadas, encontrar e corrigir erros de rotulagem e remover variedades redundantes.

Usar características físicas para catalogar perto de 20.000 variedades é muito difícil. Algumas características, como qualidade de cozimento e resistência a doenças, podem ser especialmente desafiadoras para determinar. É aí que as técnicas genéticas podem ser úteis.

“O banco de genes do arroz do USDA é um recurso desenvolvido ao longo de décadas”, diz Eizenga. “As técnicas moleculares nos permitirão usar este recurso de forma ainda mais eficaz.”

Eizenga e colegas desenvolveram um pequeno painel de marcadores genéticos. Os marcadores genéticos são sequências de DNA curtas e identificáveis ​​encontradas em locais específicos de um genoma.

Esses marcadores genéticos servem como um guia para ajudar os pesquisadores a determinar rapidamente se uma determinada variedade de arroz tem uma característica específica. Isso tornou mais fácil pesquisar a coleção de arroz do USDA e gerenciá-la com mais eficiência.

Tomemos, por exemplo, a resistência a doenças fúngicas. Sem marcadores genéticos, os criadores começariam cultivando várias variedades diferentes de arroz. Em seguida, eles teriam que expor as plantas de arroz ao fungo. Finalmente, eles observariam quais variedades contraíam a doença e quais eram resistentes.

Esse processo pode levar meses. Um conjunto de marcadores genéticos funciona muito mais rápido.

Os pesquisadores sabem quais genes desempenham um papel na resistência a doenças fúngicas no arroz. Eles podem extrair material genético de diferentes variedades de arroz. Em seguida, eles usam técnicas de biologia molecular para testar quais variedades têm genes de resistência a doenças.

TEMPO

Em vez de meses, esse processo pode ser concluído em dias. Isso pode economizar tempo e despesas valiosas.

“Ter marcadores moleculares para características difíceis de fenotipar pode reduzir o custo de caracterização das variedades de arroz”, diz Eizenga. “Os marcadores moleculares também podem tornar o processo mais confiável.”

Os marcadores genéticos também ajudam os pesquisadores a identificar diferentes variedades de arroz com mais precisão.

“Saber as espécies, subespécies e subpopulações corretas é vital para criadores e geneticistas”, diz Eizenga. Esse é especialmente o caso ao fazer cruzamentos para incorporar características desejáveis ​​em novas variedades de arroz.

Os cruzamentos feitos entre duas variedades de arroz intimamente relacionadas provavelmente produzirão sementes mais viáveis ​​do que os cruzamentos entre duas variedades diversas. Portanto, os marcadores para espécies, subespécies e subpopulações ajudam os criadores a escolher quais variedades de arroz funcionarão bem em conjunto para desenvolver híbridos melhorados.

Sem estabelecer essas variedades híbridas de sucesso, os melhoristas não podem incorporar as características desejadas nas novas variedades de arroz.

Eizenga e seus colegas agora estão testando uma nova tecnologia de marcador molecular.

Essa tecnologia envolve a busca por pequenas diferenças no material genético de diferentes variedades de arroz. Ele usa o que é chamado de polimorfismos de nucleotídeo único – ou SNPs.

“O uso dessa técnica permitirá que as variedades de arroz sejam catalogadas de forma ainda mais rápida e econômica”, diz Eizenga.

Esta pesquisa foi financiada pelo Serviço de Pesquisa Agrícola do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. Georgia Eizenga é pesquisadora do National Rice Research Center do USDA em Stuttgart, Arkansas.

Crop Science é o jornal principal da Crop Science Society of America. É um dos principais periódicos internacionais nas áreas de melhoramento e genética, fisiologia e produção de safras. A revista é um meio crítico para artigos que descrevem coleções de germoplasma de plantas e seu uso.