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Cientistas desenvolvem proteína contra doença da cana-de-açúcar

18 de outubro de 2019

Com o uso da bioinformática, pesquisadores da Embrapa Agrobiologia (RJ) conseguiram produzir uma proteína recombinante que tem ação antimicrobiana contra a bactéria Xanthomonas albilineans e outros microrganismos causadores de doenças de plantas. Proteínas recombinantes são as produzidas por organismos diferentes daqueles que normalmente as geram (veja quadro abaixo). A X. albilineans é a causadora da escaldadura das folhas, doença que pode acarretar perdas de até 100% em um canavial, quando acomete variedades suscetíveis.

A partir da proteína recombinante denominada Gluconacina, os pesquisadores pretendem chegar, nos próximos anos, a uma formulação biotecnológica para ser aplicada no campo na prevenção de doenças. “O objetivo é ter um produto com grande quantidade de bacteriocina para usar direto na planta por meio de pulverização”, conta a pesquisadora da Embrapa Márcia Vidal, que faz parte da equipe envolvida nesse estudo.
 
A Gluconacina é uma bacteriocina (proteína com ação contra agentes causadores de doenças) produzida naturalmente pela bactéria Gluconacetobacter diazotrophicus, muito comum em cana-de-açúcar e com reconhecido potencial de controle contra alguns microrganismos causadores de doenças na cultura. No entanto, ela só é produzida quando a bactéria é submetida a alguma situação de estresse.
 
A pesquisadora explica que por meio de ferramentas de bioinformática foi possível identificar o gene que codifica a bacteriocina e o inseri-lo em outra bactéria, que funciona como um tubo de ensaio e possibilita a produção em grande quantidade. “Além de superexpressar em outro organismo, o nosso objetivo era também expressar a bacteriocina independentemente da condição da bactéria a que ela está sendo submetida”, explica Vidal.
 
Como a proteína age?
 
Por meio de testes in vitro e em casa de vegetação, os pesquisadores constataram que a Gluconacina ataca as bactérias, provoca o rompimento da membrana e mata os microrganismos patogênicos. A estabilidade da proteína foi testada em altas temperaturas, em meios ácidos e diante de outras substâncias como, por exemplo, os agentes adesivantes muito utilizados como veículo para produtos aplicados nas lavouras.
 
Em todas as simulações, a proteína manteve suas características e ação antimicrobiana. Durante os testes, os pesquisadores conseguiram ainda definir qual a concentração mínima inibitória para o controle da escaldadura das folhas de cana-de-açúcar.
 
O remédio que vem da bactéria da própria planta
 
A bactéria Gluconacetobacter diazotrophicus foi isolada pela primeira vez em 1988 por pesquisadores da Embrapa Agrobiologia.  Presente em culturas como a cana-de-açúcar, a batata-doce, o abacaxi e o capim-elefante, é essencial para o crescimento dessas espécies vegetais, por ser uma das principais responsáveis pelo processo de fixação biológica de nitrogênio, em que o elemento químico é retirado da atmosfera e transferido para as plantas.
 
A bactéria produz ainda hormônios vegetais que promovem o aumento da área do sistema radicular e, por consequência, ampliam a capacidade de absorção de alguns nutrientes essenciais do solo.
 
Os estudos envolvendo genética molecular com a G.diazotrophicus começaram ainda na década de 1990. Entretanto, o sequenciamento completo do genoma da bactéria ocorreu na primeira década do século XXI e foi realizado por uma equipe multidisciplinar de cientistas brasileiros de diferentes instituições, entre elas a Embrapa Agrobiologia. Com o sequenciamento, foi possível identificar genes com potencial agrobiotecnológico e chegar à Gluconacina.
 
Cana com menos químicos
 
O desenvolvimento de bioinsumos para a cana-de-açúcar vem ao encontro de uma tendência mundial, com consumidores cada vez mais preocupados com o aumento do uso de defensivos químicos e consumindo preferencialmente produtos que utilizem métodos biológicos de controle de pragas e doenças. Soma-se a isso, o fato de que no Brasil foram relatadas 40 das 177 doenças identificadas na cultura, sendo que as de maior importância para o setor sucroalcooleiro nacional são a estria vermelha, a falsa estria vermelha, a escaldadura das folhas, a gomose, a podridão vermelha e a podridão de Fusarium.
 
Proteínas recombinantes
 
São proteínas produzidas artificialmente a partir de genes clonados. O gene é um segmento de uma molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), responsável pelas características herdadas geneticamente.
 
Cada gene é composto por uma sequência específica de DNA que contém um código (instruções) para produzir uma proteína que desempenha uma função específica no organismo.
 
Escaldadura das folhas
 
Causada pela bactéria Xanthomonas albilineans, a doença apresenta três tipos básicos de sintomas que podem dificultar a sua identificação:
 
• Latência: não são observados sintomas externos. Internamente, em colmos maduros, observa-se alteração na coloração dos vasos que se assemelha à que ocorre em plantas com raquitismo;
 
• Sintoma crônico: esse é o sistema clássico de escaldadura, constituído de estrias brancas longitudinais, de largura variável, que se estendem por todo o limbo foliar, podendo descer pela bainha. Frequentemente, observa-se o início da brotação das gemas basais em colmos maduros;
 
• Sintoma agudo: só ocorre em condições extremamente favoráveis à doença e em variedades suscetíveis. A queima das folhas, intensa brotação lateral começando da base para o ápice e o grande número de canas mortas caracterizam essa fase.
 
A disseminação da bactéria ocorre por meio de mudas contaminadas, instrumentos de corte e permanência de remanescentes de cultivos anteriores

Fonte: Embrapa
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