As plantas de cannabis não crescem todas da mesma forma. Algumas dão apenas flores femininas, outras formam flores masculinas e há ainda exemplares que apresentam os dois tipos.
Para quem cultiva, esta diferença é decisiva, porque o sexo das flores influencia tudo - desde a qualidade da colheita até a reprodução, a selecção de linhagens e o momento certo de colher.
Investigadores identificaram agora um pequeno conjunto de genes que parece ajudar a comandar estes desfechos.
Além de esclarecer como se desenvolvem as plantas de cannabis, a descoberta mostra que a cannabis e o lúpulo continuam a partilhar genes ancestrais associados ao sexo e à floração, milhões de anos depois de as duas espécies se terem separado.
O ADN por trás do sexo nas plantas
Numa faixa muito estreita do cromossoma X da cannabis, o sinal que regula o sexo da planta concentra-se numa única região de ADN, bem delimitada.
Ao cartografar a forma como as plantas herdavam características masculinas, femininas e mistas, Matteo Toscani, do University College Dublin (UCD), demonstrou que três genes vizinhos coincidiam de forma consistente com esses resultados.
A mesma zona permite distinguir plantas que produzem apenas flores femininas daquelas que desenvolvem ambos os sexos, explicando como um só genoma consegue originar várias formas reprodutivas.
Como o efeito parece resultar de uma área genética compacta - e não de um único gene isolado -, o achado sugere um mecanismo coordenado, que ainda precisa de ser explicado em detalhe para perceber como cada componente contribui para o resultado final.
Como o sexo influencia as culturas
Na maioria das plantas com flor, as estruturas masculinas e femininas coexistem na mesma flor, mas a cannabis, em regra, reparte essas funções por plantas diferentes.
As fêmeas de Cannabis sativa têm dois cromossomas X, enquanto as plantas masculinas normalmente apresentam um X e um Y, incluindo genes muitas vezes associados ao desenvolvimento masculino.
Algumas linhas de cânhamo fogem a este padrão ao produzirem os dois tipos de flores no mesmo indivíduo - uma característica útil para melhoramento, mas também difícil de gerir.
“Which of those genes determines whether a plant becomes male or female is unknown,” disse o autor sénior do estudo, Rainer Melzer, professor auxiliar na UCD.
Uma descoberta genética inesperada
Muita gente aprende que é o cromossoma Y que determina a masculinidade, mas, neste caso, o sinal na cannabis surgiu no cromossoma X.
As evidências apontaram para uma pequena região do X - e não para o Y -, contrariando a expectativa comum baseada em humanos e em muitos animais.
“Ficámos bastante surpreendidos”, disse Toscani. O resultado encaixou em trabalhos mais antigos sobre cannabis do tipo fibra e levou a equipa a procurar genes activos antes de as flores revelarem visivelmente se seriam masculinas ou femininas.
Três genes actuam em conjunto
Num intervalo de 60,000 letras de ADN, a equipa destacou CsREM16, lncREM16 e CsKAN4 - três genes com padrões de actividade distintos.
O CsREM16 mostrou actividade em plantas femininas e em plantas mistas, enquanto o lncREM16 apareceu sobretudo em amostras masculinas e poderá bloquear sinais associados ao desenvolvimento feminino.
Uma actividade mais baixa de CsKAN4 caracterizou plantas com flores mistas, e essa alteração pode reduzir o controlo hormonal que normalmente favorece a formação de flores femininas.
Em vez de um único gene a comandar o processo, o “interruptor” parece envolver três genes cuja actividade empurra as plantas para diferentes formas sexuais.
Genes partilhados no lúpulo e na cannabis
O lúpulo, a planta usada na produção de cerveja Humulus lupulus, apresentou genes relacionados com REM16 e KAN4 numa vizinhança equivalente do cromossoma X.
Estudos anteriores já tinham colocado cannabis e lúpulo no mesmo par antigo de cromossomas sexuais, com genes ligados ao sexo partilhados e datados de cerca de 12 a 28 milhões de anos.
Como os novos genes se encontram nessa região antiga, é provável que este sistema de controlo comum tenha surgido antes de as duas linhagens se separarem.
Ainda assim, as plantas de lúpulo raramente mostram o hábito de flores mistas, pelo que é provável que os pormenores tenham mudado após a divergência das linhagens.
Porque é que os produtores querem fêmeas
Na cerveja, os produtores preferem plantas de lúpulo femininas, porque só as fêmeas formam cones - os aglomerados florais de aspecto papiráceo que dão aroma e sabor.
No cultivo de cannabis, as fêmeas são muitas vezes as mais desejadas, já que os seus cachos florais produzem resina rica em compostos vegetais chamados canabinóides, incluindo o canabidiol.
No cânhamo para fibra, plantas com flores mistas podem crescer de forma mais uniforme, porque os campos evitam desfasamentos de calendário entre plantas masculinas e femininas.
Uma previsão fiável do sexo poderia permitir retirar cedo as plantas indesejadas, reduzindo espaço desperdiçado, trabalho e perdas de produção.
O sexo nas plantas não é fixo
A zona de ADN associada à floração mista, chamada Monoecy1, explicou cerca de 15% desta característica, deixando margem para outras influências.
Na segunda geração analisada pela equipa, as plantas em floração incluíram 43 percent de fêmeas, 29 percent de plantas mistas e 20.1 percent de machos.
O historial materno também teve peso: a descendência masculina variou entre 6.8 percent e 35.9 percent consoante a planta fêmea que produziu as sementes.
Estes valores alertam os melhoradores para o facto de um único marcador de ADN poder orientar decisões, mas não garantir o futuro de cada planta.
A evolução deixou marcas genéticas
As perdas de genes concentraram-se perto da mesma extremidade do cromossoma, indicando que o cromossoma Y foi perdendo, ao longo do tempo, cópias correspondentes.
A equipa estimou que 40 percent das proteínas codificadas nessa região não tinham um parceiro claro no cromossoma Y.
Este tipo de perda acumula-se quando os cromossomas X e Y deixam de trocar ADN, permitindo que as diferenças se somem geração após geração.
Na cannabis, o sinal de divergência mais antigo fica perto do mesmo local onde foi agora mapeada a região de controlo do sexo.
Prever o sexo das plantas mais cedo
Os melhoradores podem transformar este mapa em testes precoces capazes de indicar o sexo provável antes de os campos ficarem preenchidos com flores indesejadas.
Uma amostra de folha poderá revelar se as plântulas transportam versões da região associadas ao crescimento feminino ou à floração mista.
Mesmo assim, este trabalho aponta para genes candidatos e não para uma ferramenta pronta, porque ainda é necessário demonstrar que estes genes controlam directamente o desenvolvimento das flores.
Em experiências futuras, será possível ligar ou desligar estes genes e medir se os padrões florais se alteram.
O novo mapa aproxima, numa única região compacta de ADN, o sexo das flores, o planeamento da produção e a evolução cromossómica, incluindo genes partilhados entre cannabis e lúpulo.
Para agricultores e produtores de cerveja, o valor imediato poderá estar numa melhor previsão; já o controlo genético directo dependerá de testes adicionais.
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