O tamanho e a forma dos frutos são características controladas por um conjunto complexo de genes e processos, como a divisão e expansão celular e sinalização hormonal. No caso particular do melão, o comprimento varia muito entre variedades, tornando-o um sistema ideal para o estudo da morfologia do fruto.
Estudos já mapearam inúmeros loci (localização de genes no cromossoma) de características quantitativas (QTLs) ligados à forma do fruto, mas apenas um pequeno número de genes causais foi validado funcionalmente. Uma lacuna de conhecimento que limita a eficiência dos programas de melhoramento genético para otimizar a aparência e a produtividade dos frutos.
Diante desses desafios, é necessário realizar pesquisas aprofundadas para identificar os principais genes reguladores e esclarecer seus papéis no controle do alongamento do fruto.
Num estudo já publicado na revista “Horticulture Research”, cientistas da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas e outras instituições relatam a identificação de um gene chamado CmFUL1 que desempenha um papel central no controle do comprimento do melão.
Os investigadores usaram estudos de associação genómica ampla combinados com edição genética e experiências transgênicas e monstra que CmFUL1 funciona como um regulador negativo do alongamento do fruto. O estudo fornece tanto informações mecanísticas quanto recursos genéticos práticos para o melhoramento de variedades de melão com recurso a melhoramento molecular.
No estudo, os investigadores analisaram inicialmente dados genéticos e fenotípicos de mais de 1.100 acessos diversos de melão, que permitiu identificar uma região genómica no cromossomo 12 fortemente associada ao comprimento e à forma do fruto. Dentro dessa região, CmFUL1, um fator de transcrição MADS-box, surgiu como um dos principais genes candidatos. Análises de expressão também revelaram que o gene CmFUL1 é altamente ativo durante o desenvolvimento da flor e do ovário, estágios críticos para determinar a forma final do fruto.
A expressão do gene CmFUL1 apresentou uma correlação negativa com o comprimento do fruto em diferentes variedades de melão: frutos mais longos apresentaram consistentemente níveis mais baixos do gene. Para testar a causalidade, a equipa utilizou a tecnologia CRISPR-Cas9 para gerar mutantes knockout do gene CmFUL1. As plantas editadas produziram frutos significativamente mais longos, enquanto a largura do fruto permaneceu inalterada. Assim, os investigadores concluíram que o gene CmFUL1 determina especificamente o alongamento do fruto.
Os investigadores também concluíram que essa função regulatória é conservada evolutivamente. No caso da expressão do CmFUL1 em tomate, os frutos tornaram-se menores em comprimento e em largura. A conclusão é de que a função é de supressor de crescimento. As abordagens complementares de mapeamento genético, perfil de expressão, edição genómica e validação entre espécies traduzem um quadro coerente do gene CmFUL1 como um regulador molecular que molda o comprimento do fruto do melão.
“Os resultados mostram que o comprimento do fruto não é simplesmente uma questão de promover o crescimento, mas também de libertar restrições genéticas”, disse o autor correspondente do estudo. “O CmFUL1 atua como um limitador intrínseco durante o desenvolvimento inicial do fruto. Ao ajustar sua atividade, podemos alcançar mudanças substanciais na forma do fruto sem afetar outras características. Esse tipo de controlo preciso é exatamente o que o melhoramento genético moderno precisa, especialmente porque procuramos melhorar simultaneamente a produtividade, a uniformidade e o valor de mercado.”
A conclusão é de que a descoberta do CmFUL1 terá implicações diretas para o melhoramento de culturas. Como a forma do fruto influencia fortemente a eficiência da embalagem, o apelo ao consumidor e a estabilidade da produção, as ferramentas genéticas para controlar a dimensão do fruto são extremamente valiosas.
O gene agora identificado representa um alvo promissor para seleção assistida por marcadores ou edição genómica em programas de melhoramento do melão. Além do melão, a função conservada de genes do tipo FUL sugere uma relevância mais ampla para outras culturas frutíferas, incluindo o pepino e o tomate.
Mas, de uma forma mais abrangente, o estudo destaca como a integração da genómica populacional, com a biologia funcional, pode acelerar a transposição de descobertas genéticas para inovações agrícolas práticas, apoiando sistemas de produção de alimentos mais eficientes e sustentáveis.
