Há uma classe pouco falada de genes em plantas que muitos biólogos tratam quase como “ruído de fundo”.
São os chamados genes de manutenção (housekeeping), encarregues de manter as células a funcionar.
Por norma, parte-se do princípio de que estes genes são intervenientes passivos: estão sempre activos, fazem sempre o mesmo e, para quem trabalha em engenharia metabólica, acabam por ser praticamente invisíveis.
Ainda assim, uma equipa decidiu pôr essa ideia à prova. Escolheu um gene do morango silvestre com presença praticamente nula na investigação sobre sabor ou nutrição.
E, ao aumentar a sua actividade cerca de 50 vezes, observou o que acontecia ao fruto.
Um candidato altamente improvável
O gene testado chama-se FveIPT2. Faz parte de uma categoria de genes em plantas que muitos biólogos, na prática, têm vindo a pôr de lado.
Em geral, os investigadores estudam genes de manutenção para perceber o que sucede quando falham - e, regra geral, o resultado é a morte da célula.
Fora desses cenários, são frequentemente arquivados como “rotina a ser rotina”. Com as citocininas - hormonas vegetais ligadas ao crescimento, ramificação e floração - observa-se uma separação semelhante.
Há enzimas que as produzem e que orientam activamente o desenvolvimento. Outras, incluindo FveIPT2, parecem limitar-se a assegurar tarefas de base.
O projecto foi liderado pela Dra. Lijun Gan, da Nanjing Agricultural University (NJAU), em colaboração com o Dr. Yi Li, da University of Connecticut (UConn).
Aumento dramático do desempenho do gene
A equipa gerou plantas de morango que sobre-expressavam o FveIPT2, levando o gene a funcionar a níveis muito superiores ao normal.
Duas linhas modificadas seguiram para ensaios, lado a lado com plantas selvagens, sob condições equivalentes.
Numa das linhas, o gene trabalhou cerca de oito vezes mais do que nos controlos. Na outra, foi empurrado para perto de 49 vezes mais, muito acima do que uma planta não modificada costuma produzir.
Depois, os investigadores aguardaram o desenvolvimento das plantas. A floração ocorreu no momento esperado e a formação de frutos aconteceu no prazo habitual.
À vista desarmada, as plantas modificadas não se distinguiam das selvagens.
Fruto mais rico, produtividade semelhante
A primeira surpresa esteve no que não aconteceu. Aos 40 dias e novamente aos seis meses, as plantas modificadas mantinham-se alinhadas com as plantas selvagens em tamanho e aparência.
O peso individual do fruto, as dimensões das bagas e os níveis de açúcar também não mostraram alterações.
A segunda surpresa surgiu quando a equipa analisou a química do fruto. As antocianinas totais aumentaram 34 percent na linha com maior expressão.
Em paralelo, os flavonoides totais e os fenólicos também subiram. O fruto, inclusive, apresentava um tom de vermelho ligeiramente mais escuro.
E estes ganhos não vieram acompanhados de quebras no crescimento nem na doçura. A combinação - mais antioxidantes, as mesmas colheitas e doçura semelhante - não era o que se esperava.
Os valores de antocianinas disparam
Os dados de metabolitos mostraram a verdadeira dimensão do efeito. Entre 1,058 compostos detectados em frutos maduros, quase setecentos diferiram entre plantas modificadas e plantas selvagens.
Nove antocianinas específicas aumentaram de forma acentuada. O cloreto de cianidina atingiu 18 vezes o nível do tipo selvagem.
Outra variante de cianidina ficou quase dez vezes acima. O cloreto de pelargonidina chegou a perto de sete vezes mais.
Estes compostos não são apenas pigmentos. As antocianinas são antioxidantes e uma revisão publicada relaciona-as com menor risco de doença cardiovascular e de doença neurodegenerativa em humanos.
Além disso, os genes que constroem esses compostos - e os reguladores que activam a via metabólica - estavam todos a funcionar a um ritmo mais elevado no fruto modificado.
Aroma mais doce com menos “aguarrás”
A cor não conta a história toda, e a reputação dos morangos constrói-se em grande parte pelo cheiro.
Dos 47 terpenoides medidos pela equipa, 24 aumentaram. Os maiores saltos ultrapassaram ambos as dez vezes.
O linalol, associado às notas doces e florais dos morangos, subiu de forma marcada.
Já o composto α-pineno - que pode acrescentar uma nota resinosa, tipo aguarrás, em bagas de menor qualidade - diminuiu de forma evidente.
Trabalhos anteriores em tomate mostraram que é possível elevar o linalol através de engenharia metabólica, mas apenas o aroma, não o pigmento. Aqui, a equipa conseguiu ambos, e a partir de um único gene.
Uma via biológica escondida
A expectativa era que a cascata de efeitos passasse pela sinalização padrão das citocininas, mas não foi isso que se verificou.
Por essa via, certos genes marcadores deveriam ser activados - aqueles que aumentam sempre que as hormonas citocininas entram em acção.
No entanto, quando foram medidos, esses marcadores diminuíram, em vez de aumentar.
Assim, seja o que for que o FveIPT2 esteja a fazer, a via hormonal convencional pode não ser o motor principal.
A função “de serviço” deste gene está ligada à manutenção básica da célula, num processo de ajuste de moléculas que ajudam as células a produzir proteínas.
Esse papel de manutenção poderá estar a conduzir a química do fruto por um mecanismo que contorna totalmente a sinalização hormonal clássica.
Para lá do morango silvestre
As experiências foram feitas com um morango silvestre, uma planta modelo seleccionada para uso em laboratório, e não para campos comerciais.
Ainda não se sabe se o mesmo efeito se transfere para outras variedades comerciais.
Também permanece por esclarecer como, exactamente, o FveIPT2 desencadeia as alterações químicas.
Os investigadores afastaram a via hormonal óbvia, mas não identificaram, até agora, o que está a conduzir o efeito no seu conjunto.
Uma alavanca genética diferente
Pela primeira vez, foi demonstrado que um gene de manutenção deste tipo consegue melhorar a química do fruto sem prejudicar a planta.
“By targeting a tRNA-type gene rather than classical hormone regulators, we were able to improve fruit color, aroma, and nutritional compounds without the growth penalties that often accompany metabolic engineering,” disse Gan.
Isto dá aos melhoradores uma alavanca diferente. Programas de morango que procuram cor mais escura, aroma mais intenso e mais antioxidantes já não têm necessariamente de aceitar uma redução da produtividade.
Se genes semelhantes se comportarem do mesmo modo em maçãs, pêssegos ou uvas, a caixa de ferramentas aumenta de forma considerável.
Genes antes descartados podem revelar-se dos alvos de melhoramento mais valiosos que a ciência dos frutos ainda não explorou por completo.
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