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Jun 14, 2023

Chame isso de retorno: processo pioneiro do laboratório Warnell que dá às castanhas uma chance de lutar

Em um pedaço de terra no centro de Nova York no ano passado, os pesquisadores coletaram mais

Em um pedaço de terra no centro de Nova York no ano passado, os pesquisadores coletaram mais de 11.000 castanhas.

Mas essas nozes absolutamente não serão assadas em fogo aberto. Em vez disso, elas serão replantadas e testadas quanto à presença de um gene específico, a oxalato oxidase, ou OxO, que dá às árvores resistência à ferrugem do castanheiro.

Ainda é uma longa jornada replantar os bilhões de castanhas perdidas nos últimos 100 anos, quando o fungo chegou à América do Norte com uma castanheira asiática. Mas é mais progresso do que já foi feito em gerações, graças à tecnologia de nível celular, parcerias de pesquisa e uma técnica para reproduzir embriões de castanha geneticamente idênticos desenvolvidos por cientistas da Escola Warnell de Florestas e Recursos Naturais da Universidade da Geórgia.

Acontece que as castanheiras são um grupo meticuloso.

Quando eles começaram a sucumbir à praga no início de 1900, os cientistas tentaram primeiro atacar o patógeno, Cryphonectria parasitica. Os cientistas também tentaram cruzar castanhas nativas com variedades asiáticas, mas essas árvores, mesmo que mostrassem alguma resistência à ferrugem, nunca persistiram na floresta.

À medida que a tecnologia evoluiu, os cientistas exploraram novas formas de cultivar castanhas. Em Warnell, na década de 1980, o professor Scott Merkle começou a investigar a embriogênese somática para clonar amostras retiradas de árvores sobreviventes descobertas na natureza. Essas árvores viveram o suficiente para produzir nozes, que foram colhidas e usadas para iniciar as culturas. Por volta de 1989, ele ajustou o processo: a embriogênese somática começa com um embrião de semente de uma noz. É clonado para produzir milhares de novos embriões geneticamente idênticos, que proliferam até receberem um sinal para completar seu desenvolvimento em embriões maduros. São esses embriões somáticos que germinam em mudas.

Na época, os cientistas não sabiam quais genes poderiam ser usados ​​para ajudar as castanhas a combater a praga. Merkle pensou que as culturas de tecidos, se aperfeiçoadas nessas árvores delicadas, poderiam ajudar no caminho.

"Ele viu isso como uma ferramenta para fazer duas coisas", disse Dayton Wilde, professor da Faculdade de Ciências Agrícolas e Ambientais da UGA que trabalhou no laboratório de Merkle como associado de pós-doutorado. "Um alvo para transformação genética - sem saber quais genes podem estar lá fora, mas sabendo que pode haver um gene de resistência que pode se tornar disponível e deve haver uma maneira de inseri-lo - e segundo, uma vez que você obtém uma árvore com genética melhorada, você precisa fazer muitas cópias dela. Você é capaz de fazer a propagação em massa através da embriogênese."

Na mesma época, cientistas da Faculdade de Ciências Ambientais e Florestais da Universidade Estadual de Nova York (SUNY-ESF) estavam tentando inserir genes em novos brotos. Era como se os laboratórios tivessem peças do mesmo quebra-cabeça. Enquanto Merkle trabalhava para fazer com que embriões somáticos se transformassem em mudas como um veículo para novos genes, os pesquisadores da SUNY-ESF, Bill Powell e Chuck Maynard, faziam experiências com novos genes, mas não conseguiam fazer com que eles se estabelecessem nas plantas.

"Naquela época, tínhamos um bom sistema de transformação genética para trabalhar com culturas embriogênicas de choupo amarelo e meio que o adaptamos para castanha. Scott realmente foi o primeiro a desenvolver um sistema de embriogênese somática para castanha", disse Wilde. "Naquela época, a SUNY-ESF também estava interessada na restauração de castanheiros e queria colaborar com Scott nisso."

Maynard recrutou o pesquisador de pós-doutorado Zizhuo Xing, que ajudou a juntar as peças do quebra-cabeça: ele aplicou o protocolo somático de Merkle para trabalhar com culturas embriogênicas.

Em uma entrevista de 2019, Powell da SUNY-ESF deu para a Templeton World Charity Foundation, ele descreveu a conexão que fez entre o ácido oxálico e a praga do castanheiro - o fungo usa ácido oxálico para atacar a árvore, mas se você pode cultivar uma árvore que decompõe o ácido oxálico ácido, ele, em teoria, não é mais suscetível à ferrugem.

Usando um processo bacteriano natural para inserir o gene OxO em células cultivadas em laboratório, eles conseguiram cultivar castanhas com um nível de resistência semelhante às castanhas asiáticas.