Edição do genoma

Edição do genoma — um novo método de melhoramento preciso e rápido

A edição do genoma é um novo método de melhoramento (NBM) que permite um desenvolvimento mais preciso e rápido de variedades de culturas por meio de mutagênese direcionada.

A edição do genoma é mais precisa do que os métodos tradicionais de melhoramento: alterando diretamente o genoma, é possível editar apenas as características direcionadas. Ao mesmo tempo, a edição do genoma pode acelerar o desenvolvimento de novas variedades de plantas em 20-30% em comparação com os métodos tradicionais de melhoramento.

Existem diferentes formas e abordagens de edição do genoma. Eles são baseados em enzimas programáveis (nucleases) que são usadas para cortar o DNA em locais específicos para fazer exclusões, substituições ou inserções específicas no genoma. Embora as inovações em edição de genoma datam da década de 1980, o método tem sido utilizado na edição do genoma vegetal apenas desde 2005. As abordagens de edição anterior do genoma incluem Meganucleases, Nucleases de dedo de zinco (ZFN) e nucleases efeitoativares do ativador de transcrição (TALENs). Desde sua primeira aplicação no melhoramento de plantas em 2013, CRISPR / Cas se tornou o método mais utilizado, devido à sua relativa simplicidade, eficiência, versatilidade e velocidade.

CRISPR/Cas como um método de edição do genoma

CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats / Cas protein) é baseado no sistema imunológico natural de bactérias. Como defesa contra vírus, certas bactérias são capazes de capturar DNA de vírus e usá-lo para criar segmentos de DNA — permitindo que eles ataquem diretamente vírus semelhantes em ataques consequentes, cortando seu DNA.

Os pesquisadores podem usar o mesmo princípio na edição do genoma. O primeiro passo é a identificação de genes-alvo, ou seja, sequência de DNA alvo na planta — por exemplo, aqueles genes que determinam a suscetibilidade da planta a patógenos. O Guia RNA é construído de acordo com a sequência de DNA direcionada. Dentro do núcleo da célula vegetal, ele encontra a localização correta e carrega Cas, a enzima de corte, com ele. O Cas corta o fio de DNA direcionado, criando uma quebra de fita dupla. A proteína Cas pode ser usada em combinação com os processos naturais de reparo do DNA da célula para ativar ou reprimir genes ou permitir que nucleotídeos específicos possam ser alterados em diferentes nucleotídeos.

Existem diferentes formas de aplicações de edição do genoma. Os três tipos de Nucleases direcionadas ao local podem ser induzidos com CRISPR/Cas: SDN-1 (exclusões ou mutações de pontos), SDN-2 (mudanças direcionadas de alguns nucleotídeos) ou SDN-3 (inserção direcionada de genes ou sequências de genes, incluindo inserções transgênicas).

Falemos do futuro

KWS Infographic explaining satellite based dry matter monitoring

Novos métodos de melhoramento e edição do genoma na agricultura

A inovação é fundamental para ajudar o melhoramento de plantas a acompanhar os desafios futuros, como o crescimento da população mundial e as mudanças climáticas. Leia mais sobre os objetivos da edição do genoma e a atual estrutura regulatória.

A edição do genoma pode ser usada para desenvolver safras com características benéficas:

Muitos exemplos de implementação bem-sucedida mostram que a edição do genoma pode dar uma contribuição significativa para a segurança alimentar global e a agricultura sustentável. Variedades ou variedades resistentes a pragas ou doenças com maior eficiência de uso de nutrientes ou água podem permitir a redução de insumos agrícolas, como fertilizantes inorgânicos, proteção de plantas e água. Além disso, as explorações podem ser melhor adaptadas ao clima global e localmente em mudança, e a necessidade reduzida de terras e insumos agrícolas reduzirá a contribuição geral da agricultura para as emissões globais de gases de efeito estufa.

Edição de genoma no KWS

Na KWS, a agricultura sustentável tem sido o foco principal na aplicação de métodos de edição de genomas para nossas principais explorações desde 2015. Devido à atual estrutura regulatória da UE, que proibiu efetivamente o uso da edição do genoma no melhoramento de plantas, nosso principal foco atual é a pesquisa. Usamos a edição do genoma, por exemplo, na identificação e validação de genes.

Nosso foco futuro na edição do genoma está no desenvolvimento de características como resistência a fungos, vírus e insetos, estabilidade de rendimento e qualidade da silagem.

Por exemplo, a KWS é uma das quase 60 empresas que colaboram no projeto de pesquisa PILTON, administrado pela Federação Alemã de Inovação Vegetal e.V. (GFPi). O objetivo deste projeto é desenvolver múltiplas tolerâncias fúngicas no trigo e demonstrar o potencial da edição do genoma na redução da necessidade de produtos fito-fitossóis.

O Projeto PILTON

saiba mais

„Estamos empenhados em enfrentar os desafios agrícolas através de abordagens inovadoras. Com a velocidade e a precisão da edição do genoma, potenciamos o desenvolvimento de culturas resistentes ao clima, fornecendo soluções para uma agricultura sustentável.“

Dr. Manny Saluja, Cientista Avançado, Edição de Genomas, KWS

Leitura posterior (em inglês)

New Breeding Methods: More than just a "test-tube screnario"	Download (PDF \| 144 kB)
EU-SAGE interactive online database of genome-edited crops	Read more