Vírus BYDW infecta insetos e plantas e altera suas relações para se beneficiar!

Um inseto transmite o vírus para o trigo e faz subir a temperatura da planta. O mesmo vírus faz o inseto mais tolerante ao calor, e continuar ativo disputando alimento – favorecendo assim o vírus

Por Júlio Bernardes

Editorias: Ciências Biológicas - URL Curta: jornal.usp.br/?p=307165

Piolho da cerejeira-brava (Rhopalosiphum padi) transmite para o trigo os vírus do tipo BYDW, que elevam a temperatura da planta e também aumentam a resistência do inseto ao calor, fazendo com que possa se alimentar sugando a seiva de partes mais altas e quentes dos pés de trigo – Foto: Cedida pelo pesquisador

Não só entre os animais mamíferos, como morcegos, e nós, humanos, a circulação dos vírus ameaça a saúde e modifica as interações. Uma pesquisa internacional com a participação do Instituto de Biociências (IB) da USP demonstra como esses seres, no limite entre a matéria orgânica e a vida, atuam também em insetos, plantas, e modificam suas relações. Os cientistas  descobriram que os vírus do tipo BYDW – que não infecta humanos – alteram as relações ecológicas entre plantas de trigo e os insetos que sugam sua seiva. Os BYDW são transmitidos por afídeos, pequenos insetos conhecidos como pulgões ou piolhos de planta. Eles provocam a elevação de temperatura em pés de trigo e ao mesmo tempo tornam o piolho da cerejeira-brava (Rhopalosiphum padi) mais resistente a temperaturas elevadas. Assim, o piolho da cerejeira-brava passa a evitar as áreas mais frias da planta de trigo, que são dominadas por insetos maiores, e se alimenta nas partes mais altas e quentes da planta.

Carlos Arturo Navas Iannini:  estudos de relação entre organismos e ambiente em condições extremas – Foto: Marcos Santos / USP Imagens

As conclusões do estudo são apresentadas em artigo publicado pela revista científica Nature Communications em março. A pesquisa foi coordenada pela pesquisadora Mitzy Porras, do Departamento de Entomologia da Pennsylvania State University (Estados Unidos), e contou com a colaboração de laboratórios nos Estados Unidos, Brasil, Colômbia e França, além da participação de indústrias. “Nosso envolvimento no estudo se deve às pesquisas que desenvolvemos sobre as relações entre os organismos e o meio ambiente, especialmente em condições extremas, como calor ou frio excessivos”, conta o professor Carlos Arturo Navas Iannini, do IB, um dos autores do artigo.
Navas Iannini explica que os vírus de plantas do tipo BYDW são transmitidos meio de afídeos como os pulgões e os piolhos de planta, insetos que se alimentam da seiva que sugam das espécies vegetais. “É comum a temperatura das plantas variar ao longo do dia, assim como algumas partes serem mais quentes ou frias do que outras”, conta. “Por meio de experimentos usando a técnica de termografia (que produz imagens com cores associados a diferentes temperaturas), constatou-se que os pés de trigo infectados pelo vírus registravam um aumento de até 2 graus Celsius (oC), na temperatura da superfície, que é onde os insetos retiram a seiva com a boca, que tem forma tubular.”

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Normalmente, as regiões das plantas de trigo com temperatura mais moderada são ocupadas por insetos maiores, como o pulgão do milho (Rhopalosiphum maidis), deixando pouco espaço para espécies de tamanho mais reduzido, caso do piolho da cerejeira-brava (Rhopalosiphum padi). “Durante a pesquisa, os testes mostraram que o piolho da cerejeira-brava era mais tolerante ao calor, o que o tornava mais competitivo em relação ao pulgão do milho, pois conseguia ficar em lugares mais altos e mais quentes da planta”, relata o professor. “Posteriormente, descobriu-se que os vírus BYDW que infeccionam os piolhos de cerejeira-brava torna-os mais resistentes a choques térmicos.”
De acordo com Navas Iannini, o aumento de resiliência acontece porque os vírus, uma vez no inseto, podem ativar genes que regulam a produção de um tipo de proteínas conhecidas por proteger tecidos de choque termal. “Essas proteínas, uma vez expressadas, permitem a exposição dos insetos a temperaturas acima do normal”, destaca. “Assim como os impactos variam entre espécies, a infecção viral altera as relações ecológicas entre insetos, e também entre insetos e plantas. Apesar de elevar a temperatura superficial do trigo, ela também torna o piolho da cerejeira- brava mais competitivo na disputa por alimento com outras espécies de insetos.”

Por meio de experimentos usando a técnica de termografia, que produz imagens com cores associadas a diferentes temperaturas, constatou-se que os pés de trigo infectados pelo vírus registravam um aumento de até 2 graus Celsius (oC), na temperatura da superfície, onde os insetos retiram a seiva – Foto: Cedida pelo pesquisador

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O professor aponta que, durante um período significativo da história da humanidade, microorganismos como bactérias e vírus foram vistos de forma negativa. “O avanço das pesquisas provocou uma reviravolta nesse conceito, mostrando que a relação entre os microorganismos e outros seres vivos é bastante complexa”, afirma. “Há muitos resultados demonstrando essa relação no caso das bactérias, porém os estudos com vírus apenas recentemente demonstraram a capacidade das infecções provocarem reações fisiológicas que aumentam a resistência a condições ambientais extremas, o que acaba por afetar também as relações ecológicas”.
As pesquisas com o trigo poderão servir de base para novos estudos sobre o papel dos vírus nas interações ecológicas entre insetos e espécies de plantas com interesse agrícola, como a soja, destaca Navas Iannini. “Está é uma linha de pesquisa muito recente, porém os resultados vêm sendo surpreendentes”, conclui. O artigo “Enhanced heat tolerance of viral-infected aphids leads to niche expansion and reduced interspecific competition”, publicado pela Nature Communications em 4 de março, é assinado por Mitzy, Navas Iannini, James Marden, Mark Mescher, Consuelo de Moraes, Sylvain Pincebourde, Andrés Sandoval Mojica, Juan Raygoza Garay, German Holguin, Edwin Rajotte e Tomás Carlo.


Mais informações: e-mail navas@usp.br, com Carlos Arturo Navas Iannini

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Pesquisa resgata gene do #tomate selvagem para aumentar valor nutricional do fruto

Fonte: jornal da USP

Com maior concentração de vitamina E e açúcares, planta transgênica teve reinserido o gene GLK2, eliminado do tomate pela domesticação.

Por Ivanir Ferreira - Editorias: Ciências Agrárias, Ciências Biológicas - URL Curta: jornal.usp.br/?p=249369

Pesquisadores produziram um tomate transgênico reintroduzindo o gene GLK2 selvagem,
perdido durante o processo de domesticação e melhoramento do fruto – Foto: Marcos Santos/ Jornal da USP

. O gene responsável por amadurecer o tomate uniformemente dando-lhe um aspecto mais atraente aos olhos do consumidor é o mesmo que faz dele um fruto com menor valor nutricional. Tomates vistosos encontrados nas feiras têm menos vitamina E e baixo nível de açúcares, o que impacta, inclusive, na qualidade e densidade de polpas, extratos e molhos. Os estudos que evidenciam este fato envolvendo a transcrição da proteína GOLDEN 2-LIKE 2 (GLK2) foram tema de artigo científico publicado na PlosOne por pesquisadores do Laboratório e Genética Molecular de Plantas do Instituto de Biociências (IB) da USP.
Segundo a bióloga Maria Magdalena Rossi, coordenadora do projeto temático que trabalha com a compreensão e manipulação do metabolismo vegetal, os pesquisadores produziram um tomate transgênico reintroduzindo um gene GLK2 selvagem, perdido durante o processo de domesticação e melhoramento do fruto. A experiência foi feita com o objetivo de demonstrar que a mutação em GLK2, selecionada para proporcionar amadurecimento uniforme ao fruto – uma demanda do setor agroindustrial – comprometeu o sabor e suas propriedades nutricionais. O tomate com o gene selvagem possui 25% mais vitamina E que os convencionais, além de polpa mais densa. .

Maria Magdalena Rossi, pesquisadora da USP e coordenadora do projeto temático GLK2 – gene que afeta a qualidade nutricional dos tomates – Foto: Marcos Santos/ Jornal da USP

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Ao longo dos anos, o tomate passou por um processo de domesticação e melhoramento até chegar ao que ele é hoje. Os tomates selvagens, originários dos Andes Peruanos, são menores e, a maioria, não acumula carotenoides (compostos de importância nutricional que conferem coloração laranja/vermelha). E os que possuem carotenoides, não amadurecem de forma uniforme, sendo o “ombro” ou a parte de cima do fruto a última a ganhar cor avermelhada. Essa característica nativa tornou-se um problema para a colheita mecanizada e fez com que os frutos perdessem apelo do consumidor, relata a professora Magdalena.
O foco do trabalho era saber se a mutação em GLK2 introduzida na maioria das variedades cultivadas hoje estaria afetando os compostos nutricionais, em particular os açúcares e a vitamina E. E se fosse comprovada esta hipótese, os pesquisadores consideravam que se o GLK2 fosse reintroduzido ao fruto, se recuperaria o valor nutricional, explica.

Tomate transgênico tem 25% mais
vitamina E que os convencionais

A solução foi sobre-expressar a proteína, ou seja, desenvolver uma planta que produzisse fruto com maior quantidade de GLK2. Assim seguiram as experiências e foram cultivadas mudas transgênicas, mutantes (tomates convencionais) e outras com o gene selvagem. Depois, em laboratório, foram feitas análises bioquímicas de amostras das três variedades. A hipótese se confirmou: “Com a reintrodução do gene GLK2, o tomate da planta transgênica apresentou tanta vitamina E quanto a planta selvagem e 25% mais do que os tomates convencionais. Em relação ao nível de açúcar, a planta geneticamente modificada teve grau Brix (medida de conteúdo sólidos e solúveis) mais elevado que o tomate selvagem e o convencional. O grau Brix é utilizado para identificar a qualidade da polpa do fruto que influi na densidade de extratos, massas e molhos, parâmetro de valor econômico bastante considerado pela indústria alimentícia. .

As três variedades cultivadas no Laboratório de Genética Molecular do Instituto de Biociências da USP – Foto: Marcos Santos/ Jornal da USP

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A pesquisadora lembra que não é necessário produzir plantas transgênicas para restaurar o conteúdo nutricional dos frutos para o consumo humano, e que a planta transgênica produzida no IB serviu apenas de ferramenta de pesquisa para demonstrar que as modificações feitas nos tomates ao longo do tempo acabaram prejudicando a qualidade nutricional do fruto. “Um tomate mais nutritivo pode ser obtido resgatando o GLK2 por meio de cruzamentos”, reforça.

Mais informações: (11) 3091-7556 ou mmrossi@usp.br, com Maria Magdalena Rossi, ou bslbsl@usp.br, com Bruno Silvestre Lira