As uvas são um pilar da agricultura global e a base das indústrias do vinho e uva de mesa. No entanto, as variedades cultivadas de Vitis vinifera (parreira) continuam altamente vulneráveis a patógenos fúngicos, que levam a perdas significativas no rendimento da parreira e na qualidade da uva.
O melhoramento genético tradicional tem vindo a lutar para acompanhar a “corrida armamentista” evolutiva entre plantas e patógenos. Os investigadores constatam que espécies de uva silvestres, no entanto, abrigam características de resistência ainda inexploradas, tornando-as recursos genéticos vitais para o melhoramento genético moderno.
Com os avanços na sequenciação de alta fidelidade e na montagem do genoma telómero a telómero permitem agora que os investigadores explorem essas características com uma resolução sem precedentes. Com base nesses desafios, há necessidade de conduzir investigações aprofundadas sobre genomas de uva silvestre para identificar novos lócus – uma posição fixa e específica num cromossomo – de resistência.
Uma equipa da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas e colaboradores descrevem na Horticulture Research as primeiras montagens genómicas faseadas telómero-a-telómero de Vitis davidii e da cultivar suscetível Vitis vinifera ‘Manicure Finger’. Ao mapear variações estruturais e grupos de genes de resistência, o estudo destaca fatores genéticos subjacentes à resistência à podridão branca em uvas selvagens. O trabalho revela genes candidatos e loci de características quantitativas que podem servir como ferramentas poderosas para o melhoramento de cultivares de uva com maior resistência a doenças.
A investigação
Os investigadores geraram duas montagens genómicas faseadas de alta qualidade para V. davidii e V. vinifera usando sequenciamento. A análise comparativa revelou que elementos transponíveis contribuíram para a expansão do genoma em V. davidii e estavam intimamente associados a genes de resistência. A equipa catalogou 424–478 genes R em haplótipos, descobrindo que os genes do tipo NBS apresentaram expressão mais forte em uvas selvagens do que em uvas cultivadas. Surpreendentemente, cinco grupos de genes R do tipo NBS eram exclusivos de V. davidii, ausentes no genoma cultivado.
O perfil transcriptómico durante a infeção com Coniella diplodiella (o patógeno da podridão branca) revelou centenas de genes diferencialmente expressos, incluindo seis candidatos do tipo NBS com fortes mudanças de expressão relacionadas à resistência. O mapeamento genético ao longo de três anos de dados de campo identificou sete loci de características quantitativas (QTLs), três deles novos, ligados à resistência à podridão branca. Juntos, esses resultados mapeiam o cenário dinâmico dos genes de resistência e enfatizam o poder evolutivo da variação estrutural na formação das defesas da uva.
“O nosso estudo demonstra o papel crítico dos genomas de uvas selvagens na proteção da viticultura”, disse Ying Zhang, autor correspondente do estudo.
“Ao montar o primeiro genoma faseado telómero-a-telómero de Vitis davidii, obtivemos insights sem precedentes sobre como os genes de resistência são organizados, expandidos e ativados sob ataque de haptógenos. Essas descobertas não apenas aprofundam nossa compreensão da evolução da uva, mas também fornecem aos produtores alvos genéticos concretos para desenvolver cultivares que podem resistir a doenças fúngicas devastadoras”, acrescentou Ying Zhang.
Os investigadores indicam que a descoberta de grupos de resistência únicos e genes candidatos em Vitis davidii abre caminho para estratégias de melhoramento genético assistido por marcadores e edição de genoma no melhoramento de uvas.
Ao integrar esses loci de resistência em origens cultivadas de V. vinifera, os produtores podem reduzir a dependência de fungicidas químicos, aumentar a sustentabilidade e proteger a produção global de uvas. Além das uvas, as montagens genómicas em fases servem como um modelo para explorar a evolução dos genes de resistência em outras culturas. A investigação destaca o valor da conservação e sequenciamento de parentes selvagens, garantindo que a biodiversidade continue a fornecer soluções para os desafios agrícolas em tempos de mudanças climáticas.
