A novel barley leaf rust resistance locus, distinct from Rph5 and Rph7, identified on barley chromosome 3HS

A cevada é um cultivo básico que alimenta milhões, mas sua colheita está constantemente sob cerco por um inimigo comum: a ferrugem da folha. Esta doença, causada por um fungo microscópico, ataca as folhas da planta, roubando nutrientes e água, o que leva a perdas significativas tanto na quantidade de grãos produzidos quanto em sua qualidade. Para os agricultores, a ameaça é real e persistente. Para combater isso, os cientistas buscam as próprias defesas da planta. Ao longo do tempo, os melhoristas descobriram genes específicos dentro da cevada que atuam como escudos, impedindo que o fungo se estabeleça. No entanto, o fungo é astuto e evolui rapidamente, muitas vezes contornando esses escudos existentes. Isso significa que encontrar novas e únicas fontes de resistência é essencial. Não se trata apenas de ter um escudo, mas de ter um tipo diferente de escudo que o fungo ainda não aprendeu a quebrar. Diversificar essas defesas genéticas ajuda a garantir que os campos de cevada permaneçam produtivos sem depender fortemente de sprays químicos.

Em um estudo recente, pesquisadores voltaram sua atenção para seis variedades diferentes de cevada coletadas no Oriente Médio, uma região conhecida por sua rica história de diversidade de cultivos. Eles queriam ver se essas plantas específicas guardavam algum novo segredo contra o fungo da ferrugem da folha. Quando testaram as plantas, descobriram que todas as seis variedades podiam resistir à doença em todas as fases de seu crescimento, um traço conhecido como resistência em todos os estágios. Este foi um começo promissor, mas os pesquisadores precisavam entender a maquinaria genética por trás disso. Ao cruzar essas plantas resistentes com outras suscetíveis e estudar a descendência, eles descobriram que a resistência funcionava de duas maneiras diferentes. Em quatro das variedades, a proteção vinha de uma combinação de dois genes diferentes trabalhando juntos. Nas outras duas variedades, um único gene era responsável pela defesa.

A equipe então focou em duas dessas variedades para localizar exatamente onde esses genes protetores viviam no mapa genético da cevada. Para a variedade conhecida como AGG-137, eles estreitaram a localização para um trecho específico no cromossomo 3HS. Usando um mapa de referência detalhado do genoma da cevada, identificaram que o gene de resistência situa-se em uma região que abrange de 3,62 a 9,83 milhões de pares de bases. Este gene, que eles nomearam temporariamente como RphAGG-137, revelou-se algo novo. Os pesquisadores compararam-no com genes de resistência conhecidos, especificamente Rph5 e Rph7, que também são encontrados no mesmo cromossomo. Sua análise confirmou que este novo gene é distinto de ambos. Curiosamente, testes adicionais revelaram que esta variedade de cevada carrega, na verdade, duas defesas: o gene recém-descoberto ao lado de um gene antigo e conhecido chamado Rph2. Essa combinação proporciona uma camada de proteção robusta que é diferente do que já foi visto antes.

A segunda variedade, AGG-72, ofereceu uma história diferente. Seu gene de resistência, que os pesquisadores chamaram de RphAGG-72, estava localizado em um cromossomo inteiramente diferente, o cromossomo 4H. A área específica que identificaram estende-se de 554,68 a 577,32 milhões de pares de bases. Esta localização é significativa porque se sobrepõe às posições conhecidas de outros dois genes de resistência, Rph21 e RphCas, que foram identificados anteriormente em outros tipos de cevada. Os dados sugerem que a resistência na AGG-72 é provavelmente um desses dois genes conhecidos ou um gene completamente novo que por acaso vive no mesmo bairro. Os pesquisadores ainda não decidiram definitivamente qual dessas três possibilidades é a verdadeira, mas mapearam claramente o território onde reside a resposta. Ao identificar essas localizações específicas e confirmar que pelo menos um desses genes é único, o estudo fornece aos melhoristas de plantas novos alvos para desenvolver variedades de cevada que possam resistir à ameação em constante mudança da ferrugem da folha.