As culturas de sorgo em áreas onde o striga do parasita agra­cola, também conhecido como erva-bruxa, são comuns tem mais chances de ter adaptações genanãticas para ajuda¡-los a resistir ao parasita, de acordo com uma nova pesquisa liderada por cientistas da Penn State. Alterações no gene LGS1 afetam alguns dos horma´nios da colheita, dificultando a localização dos parasitas no solo, pelo menos em algumas regiaµes. Asmudanças, no entanto, podem ter um custo, afetando os sistemas relacionados a  fotossa­ntese e talvez o crescimento. O novo estudo de uma equipe internacional de pesquisadores aparece on-line em 11 de fevereiro de 2020, na revista Proceedings da National Academy of Sciences e pode, eventualmente, informar estratanãgias para o gerenciamento do parasita.

A erva-bruxa éuma das maiores ameaa§as a  segurança alimentar na áfrica, causando bilhaµes de da³lares em perdas de colheitas anualmente. Possui uma variedade de hospedeiros, incluindo o sorgo , a quinta colheita de cereais mais importante do mundo.

"Quera­amos saber se as plantas de sorgo em áreas com alta prevalaªncia de parasitas foram adaptadas localmente por ter mutações no LGS1 ", disse Jesse Lasky, professor assistente de biologia da Penn State e principal autor do artigo. "Muitas vezes pensamos na adaptação local de culturas agra­colas em relação a fatores como temperatura, seca ou salinidade. Por exemplo, se plantas em uma regia£o particularmente seca fossem localmente adaptadas para ter genes associados a  tolera¢ncia a  seca, podera­amos potencialmente produzir esses genes para resistir a  seca. Quera­amos saber se vocêpoderia ver esse mesmo tipo de adaptação local a algo bia³tico, como um parasita ".

Os pesquisadores modelaram a prevalaªncia de erva-bruxa em toda a áfrica e compararam a presença de mutações no LGS1 que, acredita-se, conferem alguma resistência ao sorgo. Eles descobriram que essas mutações eram mais comuns em áreas com alta prevalaªncia de parasitas, sugerindo que as plantas de sorgo nessas áreas podem ser localmente adaptadas para lidar com o parasita.

"As mutações do LGS1 foram generalizadas em toda a áfrica, onde os parasitas eram mais comuns, o que sugere que eles são benéficos", disse Emily Bellis, pesquisadora de pa³s-doutorado na Penn State na anãpoca do estudo e primeira autora do artigo. Bellis éatualmente professor assistente de bioinforma¡tica na Arkansas State University. "Mas essas mutações não eram muito comuns e quase ausentes fora das regiaµes propensas a parasitas. Isso indica que também pode haver um custo, ou compensação, em ter essas mutações".

Para entender melhor os efeitos das mutações no LGS1, os membros da equipe de pesquisa da Corteva Agriscience usaram a tecnologia de edição de genes CRISPR-Cas9 para replicar as mutações no laboratório. A perda da função LGS1 pareceu conferir resistência a  erva daninha em seus experimentos, já que os parasitas apresentaram taxas de germinação baixas ou nulas, sugerindo que os parasitas não tiveram tanto sucesso em encontrar a cultura para se reproduzir. Mas os parasitas coletados de diferentes localizações geogra¡ficas na áfrica foram afetados de diferentes maneiras.

Sabe-se que as mutações no LGS1 afetam os horma´nios estrigolactona que o sorgo libera de suas raa­zes. Como o parasita usa esses horma´nios para encontrar sorgo, a alteração dos horma´nios torna a planta praticamente invisível ao parasita. Mas as estrigolactonas também são importantes para a comunicação com fungos micorra­zicos, que desempenham um papel importante na aquisição de nutrientes pela planta. O novo estudo constatou que a perda da função LGS1 nas plantas modificadas também afetou sistemas relacionados a  fotossa­ntese e afetou sutilmente o crescimento.

"Pode ser que as plantas com mutações no LGS1 sejam melhores em se esconder dos parasitas, mas sejam menos produtivas", disse Lasky. "Essa troca potencial pode explicar a prevalaªncia relativamente baixa dessas mutações no sorgo em toda a áfrica".

Os pesquisadores também identificaram várias mutações em outros genes relacionados a  prevalaªncia de parasitas, que podem refletir a adaptação local. Os pesquisadores planejam investigar esses genes - alguns dos quais estãoenvolvidos no fortalecimento da parede celular, para ver se eles também podem conferir resistência ao parasita.

"Eventualmente, gostara­amos de olhar para outras plantas hospedeiras de striga na áfrica importantes para fazer perguntas semelhantes", disse Lasky. "Se realmente observarmos a adaptação local ao parasita e encontrarmos genes que conferem resistência com poucas compensações, poderemos capitalizar isso sob uma perspectiva de gerenciamento".