Do roxo ao branco, do liso ao espinhoso: diversidade genética de beringelas registada pela primeira vez

É roxa, por vezes branca, por vezes espinhosa - e tem muitas formas diferentes: a beringela (também conhecida como berinjela). Pela primeira vez, os investigadores criaram um catálogo completo de genes e caraterísticas da beringela. As suas descobertas abrem caminho para variedades mais robustas, adaptadas ao clima e de alta qualidade, que garantem o rendimento das culturas a longo prazo e preservam a diversidade na agricultura. Os cientistas de Jülich participaram no estudo juntamente com equipas de seis outros países. As suas conclusões foram agora publicadas na revista Nature Communications.

Ao descodificar o "pangenoma" - todo o conjunto de genes de todas as estirpes de uma espécie - e o pan-fenoma, que é toda a gama de caraterísticas externas e internas de uma espécie, a colaboração foi pioneira na criação de um conjunto de dados. Os dados mostram exatamente quais as caraterísticas que são genéticas e quais as que dependem do ambiente. Isto permitirá uma criação mais direcionada e acelerada de novas estirpes - com maior resistência ou melhores perfis nutricionais. Todos os dados genómicos e muitas das variedades investigadas serão disponibilizados publicamente à comunidade de investigação mundial.

Experiência de Jülich numa colaboração internacional

O projeto foi coordenado conjuntamente pelo Prof. Dr. Björn Usadel, do Instituto de Biociências e Geociências - Bioinformática (IBG-4) do Forschungszentrum Jülich, pelo Prof. Dr. Lorenzo Barchi, da Universidade de Turim, e pelo Dr. Giovanni Giuliano, da Agência Nacional Italiana para as Novas Tecnologias. A equipa de Jülich foi responsável pela sequenciação e pelas análises bioinformáticas centrais.

O projeto começou com uma coleção de 3400 variedades de beringela, que os investigadores utilizaram para reconstruir a história da domesticação da planta na Índia e no Sudeste Asiático e a sua expansão através das rotas comerciais árabes e chinesas para a Europa e a Ásia Oriental. Isto revelou como as caraterísticas se diversificaram durante a domesticação: as variedades provenientes da Índia e do Sudeste Asiático mantiveram a cor da pele não púrpura e as folhas espinhosas caraterísticas dos seus antepassados selvagens, enquanto estes traços se perderam progressivamente nas outras áreas geográficas.

Estrutura do projeto: da diversidade global à precisão genética

Para uma análise genética e de caraterísticas detalhada, a equipa concentrou-se em 368 variedades representativas, incluindo os seus antepassados selvagens. Foram determinadas as suas sequências genómicas completas e 218 caraterísticas - incluindo caraterísticas importantes para a agricultura, como a capacidade da planta para sobreviver a doenças, pragas ou seca, bem como a composição do fruto. Os ensaios foram realizados em três locais diferentes, em Espanha, Itália e Turquia.

Verificou-se que algumas caraterísticas eram semelhantes em todos os locais. Estas incluem, por exemplo, a forma típica do fruto ou o número de sementes - caraterísticas que são principalmente determinadas geneticamente. Outras caraterísticas, no entanto, mudavam consideravelmente consoante o ambiente, como o tamanho do fruto ou a intensidade de certas cores ou aromas. Estas caraterísticas são fortemente influenciadas pelo clima e pelas condições locais e são particularmente importantes para a criação de variedades adaptadas ao local.

No seu trabalho, os investigadores utilizaram a sequenciação por nanoporos de última geração. Trata-se de uma tecnologia que analisa fragmentos de ADN ultra-longos, permitindo um conhecimento muito preciso dos genomas. Em combinação com técnicas avançadas de bioinformática, foi identificado um genoma central constituído por cerca de 16 300 famílias de genes, enquanto cerca de 4 000 famílias de genes variáveis foram encontradas para criar variedades regionais.

"O pangenoma que criámos utilizando a tecnologia de nanoporos é realmente impressionante", afirma Björn Usadel. "Graças à bioinformática inteligente, até as caraterísticas complexas podem agora ser rastreadas até às mutações individuais do ADN. Este conhecimento ajuda-nos a identificar caraterísticas específicas que tornam as plantas mais resistentes - um passo crucial para a reprodução em condições ambientais variáveis."

Principais conclusões: dos espinhos à qualidade dos frutos

A equipa identificou mais de 3.000 associações entre genes e caraterísticas observáveis. Estas associações são particularmente claras no caso da formação de espinhos, que complica a colheita; da resistência ao Fusarium, uma doença fúngica que afecta a produtividade da beringela; e do conteúdo de ácidos isoclorogénicos, que são antioxidantes que provocam o acastanhamento da polpa do fruto. Os resultados das análises dos restantes 215 caracteres serão publicados num documento posterior.