National Science Foundation – Where Discoveries Begin

Fact Sheet

Dezembro 13, 2000

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Arabidopsis thaliana é uma erva daninha da família da mostarda cujo rápido ciclo de crescimento e pequeno tamanho a tornam um modelo experimental ideal para a pesquisa em biologia vegetal. Mais de 2.500 laboratórios e 8.000 cientistas em todo o mundo estão usando uma nova geração de ferramentas para sondar o genoma desta planta, revelando processos comuns a todas as plantas.

O processo. A Iniciativa do Genoma Arabidopsis (AGI) começou em 1996, unificando os esforços de equipes internacionais que vinham decodificando esta importante seqüência do genoma desde o início dos anos 90. Representantes de cada um dos principais centros de sequenciamento de Arabidopsis se reuniram em agosto de 1996 na National Science Foundation (NSF) em Arlington, VA, para chegar a um acordo sobre uma abordagem colaborativa. Nos EUA, um programa interagências começou em 1996 com fundos da NSF, do Departamento de Energia dos EUA e do Departamento de Agricultura dos EUA. A União Européia, o Governo da França e o Governo da Província de Chiba, no Japão, também apoiam a pesquisa da AGI.

O futuro. Mesmo quando a sequência do genoma se aproximava da conclusão, a NSF iniciou a próxima fase da pesquisa do genoma Arabidopsis thaliana. O novo Projeto NSF 2010 procura determinar as funções de 25.000 genes Arabidopsis durante a próxima década.

As ferramentas e aplicações. Os pesquisadores da Arabidopsis usam e desenvolveram uma variedade de ferramentas, incluindo:

• Marcadores sintéticos de DNA para mapeamento do genoma
• Recolhas de mutantes úteis da Arabidopsis
• Técnicas especializadas para transformação de genes da Arabidopsis
• Bioinformática ferramentas que capitalizam as últimas capacidades computacionais e de rede
• Colecções de mapas genéticos

Todas estas ferramentas permitem aos cientistas dissecar sistematicamente o genoma Arabidopsis, levando à conclusão da sua sequência, à identificação das funções de muitos genes individuais e a uma melhor compreensão do comportamento das plantas em geral. Estudos de Arabidopsis melhoraram nossa compreensão da resistência a doenças, desenvolvimento radicular e outros processos importantes das plantas. Como o ritmo desta pesquisa é extremamente rápido, os seguintes destaques não são de forma alguma abrangentes.

Improvando a Resistência a Doenças. Algumas variedades de culturas são mais resistentes do que outras a determinados agentes patogénicos virais, bacterianos ou fúngicos. Atingir resistência a doenças é um dos principais objetivos da maioria dos programas de melhoramento genético, mas tais híbridos são demorados a produzir quando comparados com a modificação genética. A clonagem molecular de um gene de resistência a doenças da Arabidopsis chamado RPS2 aumentou significativamente a nossa compreensão de como este gene e outros semelhantes funcionam em plantas economicamente importantes.

Entendendo a fotossensibilidade. Ao analisar a Arabidopsis, os cientistas mostraram que as plantas respondem à luz integrando vários sinais de entrada através de uma rede genética complexa. Os genes clonados revelaram a natureza química anteriormente não detectada de um receptor de luz azul na Arabidopsis, sugerindo a existência de tal mecanismo para desencadear respostas fisiológicas em plantas superiores. Isto poderia levar a plantas que são capazes de crescer com menos luz.

Criar Óleos comestíveis mais saudáveis. Os genes que guiam a síntese de óleos em Arabidopsis estão intimamente relacionados com tais genes em culturas comerciais. Esta relação está sendo explorada para produzir plantas com óleos comestíveis mais saudáveis. Cerca de um terço das calorias em nossas dietas vem da soja ou de outros óleos vegetais. No entanto, a maioria dos óleos vegetais não são adequados para a alimentação, pois são altamente polinsaturados. Os genes de ácidos gordos da Arabidopsis têm contrapartidas na soja, canola e várias outras culturas oleaginosas.

Produtos de Plásticos Biodegradáveis. A sequência do genoma da Arabidopsis pode levar a novos plásticos biodegradáveis. Os cientistas introduziram genes da bactéria Alcaligenes eutrophus na Arabidopsis, fazendo com que um plástico biodegradável (polihidroxibutirato ou PHB) se acumule. Com até 20% do peso seco da planta modificada composta de PHB, várias empresas iniciaram programas para desenvolver tais culturas produtoras de plástico.

Making Vegetables and Fruits Cheaper and Hardier. O etileno gasoso afeta o crescimento e desenvolvimento das plantas. A indústria agrícola usa-o para controlar o amadurecimento de frutas e vegetais e o envelhecimento de flores. Ao impedir que as plantas produzam ou respondam ao etileno, os cientistas podem desenvolver culturas que amadurecem mais rapidamente ou mais lentamente, conforme desejado. Um gene Arabidopsis medeia os efeitos biológicos do etileno, e os pesquisadores isolaram uma forma mutante que poderia tornar as plantas completamente resistentes ao gás. Isto poderia diminuir significativamente as taxas de amadurecimento dos frutos e de murchamento das flores, mantendo-os frescos por mais tempo.

Melhorando a resistência à erosão. O sistema radicular da Arabidopsis é um modelo para estudar como se formam estes órgãos vegetais. Os cientistas encontraram uma variedade de mutações genéticas da Arabidopsis que afetam o desenvolvimento radicular e determinam se as plantas são resistentes à erosão do solo.

Compreendendo Como a Floração das Plantas. O crescimento floral começa com o desenvolvimento do tecido vegetal formativo chamado meristema, que pode ramificar-se para formar vários meristemas florais, cada um com uma flor separada. Pesquisas com Arabidopsis têm mostrado que a interação entre os genes do meristema dita o crescimento de órgãos florais como pétalas, sépalas e estames.

-NSF-

Veja também: Lista de links de Arabidopsis.

Para um vídeo streaming sobre a sequência do genoma Arabidopsis, veja: http://www.nsf.gov/od/lpa/news/press/00/pr0094.htm
Para mais informações sobre o Projecto NSF 2010, veja: http://nsf.gov/cgi-bin/getpub?nsf0113

Contactos de Media
Tom Garritano, NSF, (703) 292-8070, email: [email protected]

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