Infraestrutura auxilia avanço de pesquisas em genética vegetal

“Sem Science DMZ, nossos laboratórios seriam ilhas isoladas", diz pesquisadora

O feijão-caupi, também conhecido como feijão fradinho ou feijão de corda, é muito mais do que um alimento para a população que vive nas regiões Norte e Nordeste do Brasil. O grão é um dos principais componentes da dieta alimentar e fonte de proteína capaz de suprir o consumo de carne vermelha, muitas vezes escassa. Encontrado não só no Brasil como também no norte da África e nos Estados Unidos, também alavanca a agricultura familiar, por ocupar boa parte da área cultivada e gerar milhares de empregos. O motivo de sua importância está na adaptabilidade a condições de solo e clima desfavoráveis, onde outras leguminosas normalmente não se desenvolveriam.

No Brasil, a produtividade do feijão-caupi pode ser afetada tanto por fatores como seca e salinidade quanto por viroses transmitidas por insetos, entre outras doenças. Para investigar quais genes são determinantes para a superação dessas adversidades, pesquisadores do Laboratório de Genética e Biotecnologia Vegetal da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) criaram o Consórcio do Genoma do Feijão-Caupi, que gerou bancos de dados de caso-controle para fins de melhoramento genético, visando produzir formas cultivadas mais adaptadas ao ambiente. “Esse consórcio gerou mais de 500 milhões de sequências expressas dessa cultura sob diferentes condições experimentais, uma espécie de atlas dos seus genes importantes”, afirma a chefe do laboratório da UFPE, Ana Benko-Iseppon.

Para a pesquisadora, essas informações são importantes para a agronomia do ponto de vista econômico, pois as melhorias nas técnicas de cultivo podem gerar novas formas de uso e ampliar o mercado de consumo. “Os melhoristas cruzam uma forma cultivada resistente à determinada doença com a que não tem o gene de resistência. Conhecendo o gene pela sua expressão, é possível gerar marcadores de DNA que permitem a identificação de plantas que contêm o gene de interesse para o melhoramento da espécie”, explica.

O Laboratório de Genética e Biotecnologia Vegetal da UFPE tem projetos em colaboração com as universidades de Frankfurt, na Alemanha, de Potsdam, de Luxemburgo, da Virginia, nos Estados Unidos, Sherbook e McGill, ambas no Canadá. No Brasil, a parceria é mais intensa com vários centros da Empresa Brasileira de Agropecuária (Embrapa) e a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Pelo custo elevado em manter um sequenciador de genoma de última geração no Brasil com produção em larga escala, as cultivares do feijão-caupi têm sido sequenciadas em serviços terceirizados no exterior. Depois, a UFPE realiza o processo de montagem do transcriptoma, ou seja, de quais genes estão sendo expressos em que situação, se comparados com o genoma, que compreende o conjunto de todas as sequências de DNA dos indivíduos analisados. “Esses dados formam bibliotecas genômicas, que ficam disponíveis para consulta de outros pesquisadores e que precisam ser comparadas a dados de outras plantas depositados em bancos genéticos ao redor do planeta”, complementa Ana.

Em 2014, após a aprovação de um projeto no edital Biologia Computacional da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), o Núcleo de TI da UFPE, em parceria com a RNP, instalou uma infraestrutura de fibra óptica exclusiva para o laboratório, em paralelo à rede que atende todo o campus da universidade. Essa infraestrutura, em conjunto com a arquitetura da DMZ Científica (ou Science DMZ), contribuíram para a aceleração da transferência de dados entre o laboratório e as instituições parceiras e facilitou a conexão da rede acadêmica com a rede do projeto, chamada InterSis, que estuda interações bióticas de vários organismos usando ferramentas de bioinformática. A rede inclui 14 grupos de trabalho em oito instituições brasileiras de cinco estados, além de cinco parceiros internacionais.

De acordo com Ana Benko-Iseppon, antes da DMZ Científica, os trabalhos dessa rede estavam comprometidos, pois, para enviar dados de pesquisas, não era possível realizar uma transferência via internet, uma vez que o sequenciamento de genomas gerava pacotes de dados grandes, na ordem de terabytes. “Sem a DMZ Científica, nossos laboratórios seriam ilhas isoladas, sem possibilidade de comparação de nossos dados com os inúmeros genomas e transcriptomas disponíveis no planeta”.

No âmbito da rede InterSis, o laboratório da UFPE mantém outros projetos de cunho estratégico para o Nordeste, como o estudo da videira cultivada na região do rio São Francisco, que sofre um problema grave de infecção por uma bactéria do gênero Xanthomonas. Outro estudo observa uma leguminosa arbórea chamada catingueira (Poincianella pyramidalis) usada pelo sertanejo para alimentar o gado. Por ser resistente à seca e à salinidade, essa planta pode ajudar a recuperar solos degradados, pela simbiose com microrganismos do solo.

Para Ana Benko-Iseppon, tais plantas são interessantes por serem pioneiras, crescendo onde nenhuma outra consegue sobreviver. “Como no Semiárido a área cultivável é reduzida, e mais se colhe do que planta, é preciso reverter um solo sem matéria orgânica em terra com mais nutrientes. A pesquisa em genética vegetal torna-se importante diante do aquecimento global e das mudanças climáticas provocadas”, conclui.

A estimativa é de que, até o final de 2017, sejam gerados mais de 5 bilhões de sequências de genes dos organismos de interesse, demandando a análise de uma centena de pesquisadores, incluindo estudantes de pós-graduação. A rede InterSis também é responsável pelo treinamento de pessoal na área de bioinformática, com cursos ministrados por docentes brasileiros e estrangeiros.