Sobreiro: genoma da Árvore Nacional de Portugal entrou na recta final da descodificação

A árvore escolhida vive numa herdade em Montargil. A sequenciação do sobreiro, um projecto português, incluiu a criação de 266 árvores com pedigree conhecido, para perceber a hereditariedade e confirmar resultados. Até ao fim do ano, a equipa quer publicar os primeiros resultados.

Fotogaleria
A extracção da cortiça Miguel Manso
Fotogaleria
A polinização cruzada: sacos protegem as flores do pólen de outras árvores DR
Fotogaleria
A polinização cruzada: as flores de uma árvore são pinceladas com o pólen de outra DR
Fotogaleria
A polinização cruzada: sacos protegem as flores do pólen de outras árvores DR
Fotogaleria
As folhas do sobreiro de onde foi retirado o ADN em laboratório DR
Fotogaleria
Material vegetal do sobreiro em laboratório DR
Fotogaleria
A equipa portuguesa durante os trabalhos no sobreiro DR
Fotogaleria
Texto de Joaquim Viera Natividade (1899-1968) em lápide no Monte dos Leitões DR

A primeira etapa do projecto de sequenciação do genoma do sobreiro (Quercus suber), que arrancou em 2013, está agora na sua fase final. O genoma da árvore está prestes a ser descodificado e a ideia é submeter os resultados para publicação à revista Nature já no final deste ano. A equipa portuguesa liderada por Sónia Gonçalves, investigadora do Centro de Biotecnologia Agrícola e Agro-Alimentar do Alentejo (Cebal), em Beja, e que engloba cientistas de várias instituições, está encaixar as últimas peças de um quebra-cabeças genético nunca antes desvendado.

“O nosso objectivo era identificar os genes que são únicos para o sobreiro – isto é, perceber por que é que há árvores que são melhores do que outras, quais são os genes que provocam essa diferença”, explica ao PÚBLICO José Matos, do Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária (INIAV) envolvido no projecto. “Neste momento, estamos a montar as últimas peças do puzzle do genoma.”

O projecto GenoSuber estava já preparado para arrancar há mais de oito anos, mas não começou antes por falta de financiamento. A evolução das metodologias de trabalho veio baixar o custo da sequenciação do genoma e possibilitou o avanço dos estudos. Em Outubro de 2012, assinou-se o plano de trabalho orçado em 1,13 milhões de euros. Deste montante, 85% foi financiado pelo Quadro de Referência de Estratégia Nacional (QREN) e o restante assegurado por entidades privadas, com destaque para a Corticeira Amorim, que também colabora no projecto e garantiu 7,5% do dinheiro.

A entrada no projecto da Corticeira Amorim, a maior produtora mundial de cortiça, veio tornar possível o contacto com a fileira florestal, permitindo à equipa conhecer mais de perto os problemas associados à produção e à transformação da cortiça, orientando também a investigação no sentido de os resolver.

Além do Cebal, a entidade promotora do GenoSuber, e do INIAV, participam ainda no projecto o Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa (ITQB), o Instituto de Biologia Experimental e Tecnológica (IBET), o Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC), os três em Oeiras, e o parque Biocant, em Cantanhede. Com 28 investigadores, o projecto da descodificação do sobreiro por uma equipa portuguesa tem ainda como consultores o belga Yves van de Peer, da Universidade de Ghent (Bélgica), e o norte-americano Gerald Tuskan, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos Estados Unidos.

Escolher a árvore que iria ser sequenciada não foi um processo simples. Os sobreiros cruzam-se frequentemente com outros carvalhos (árvores também do género Quercus), resultando em híbridos do ponto de vista genético, mas que visualmente são sobreiros. Numa fase inicial, a equipa seleccionou 50 sobreiros a nível nacional, para daí encontrar o sobreiro com o mínimo de heterozigotia possível, ou seja, menor variabilidade genética.

O trabalho de selecção envolveu a recolha de material vegetal das 50 árvores, com identificação geográfica e fotográfica, a extracção de ADN das folhas e ainda a caracterização molecular com marcadores de microssatélites já disponíveis para sobreiro (pequenas sequências de ADN repetidas, que são utilizadas como marcador genético em estudos de parentesco). Daqui resultou a identificação da árvore a ser sequenciada: um sobreiro, com idade entre 120 e 150 anos, localizado na Herdade dos Leitões, em Montargil, no concelho de Ponte de Sor.

Os investigadores começaram por retirar ADN de folhas desta árvore, para ser sequenciado em laboratórios dos Estados Unidos e da China e também em Portugal, no Biocant e no INIAV. Estando este trabalho quase completo, a equipa portuguesa tem agora em mãos milhares de pequenas sequências de ADN, que serão montadas até ao final deste ano. O genoma do sobreiro tem 24 pares de cromossomas (o humano tem 23 pares), com milhares de genes ali contidos.

“Não queremos olhar só para os genes, também queremos olhar para os transcriptomas”, explica Sónia Gonçalves. Um transcriptoma é um conjunto de ARN resultante da transcrição de ADN, que irá sintetizar proteínas a partir dos genes. “Isto permitirá perceber as bases genéticas do sobreiro.”

O processo de montagem do genoma já sequenciado veio exigir novas competências de bioinformática para tratar um tão grande número de informação. Por esse motivo, a equipa contratou cinco especialistas para realizar a análise e que poderão trabalhar em futuros projectos de sequenciação de genomas.

Em busca das melhores árvores
Ao longo da primeira fase, os investigadores depararam-se ainda com a necessidade de ter uma nova população de sobreiros cujos progenitores fossem conhecidos. Esta população, de um viveiro em Pegões, conta já com 266 sobreiros que têm o pedigree bem estabelecido e vai ajudar os trabalhos de organização do genoma em cromossomas.

“Esta nova geração foi obtida a partir do conhecimento dos pais e das mães de cada uma das árvores. Para isso, tivemos de proteger as flores das árvores-mães com sacos de plástico, que apenas deixavam passar o ar, para assim controlarmos o pólen que iriam receber do pai”, explica José Matos.

“Os novos 266 filhos já germinados vão ajudar a montar o ‘esqueleto’ do genoma, para percebermos melhor como funciona o processo de hereditariedade”, diz José Matos. “Será um grande apoio ao nosso trabalho, pois tornará possível confirmar a localização dos genes já determinada em rascunho na primeira fase do projecto.”

A segunda fase, a da sequenciação dos 266 novos indivíduos e também dos seus progenitores, será um processo mais demorado. “Esta segunda etapa demorará pelo menos um ano para ficar concluída”, acrescenta o investigador.

Os frutos deste projecto contribuirão para o avanço no conhecimento e melhoramento genético da espécie, sendo possível seleccionar as árvores com características de interesse para a produção e indústria da cortiça. Com o primeiro mapa genético do sobreiro estabelecido, vai ser possível olhar para genes específicos e procurar os marcadores genéticos que indiquem as características mais vantajosas para a indústria corticeira. “É importante distinguir entre manipulação e selecção genética. O que vamos fazer não é manipular geneticamente o sobreiro, mas sim seleccionar as árvores mais adequadas a partir do conhecimento dos seus genes”, explica José Matos.

Um dos objectivos será identificar os genes que se activam quando a árvore luta contra infecções. A fitóftora (Phytophthora cinnamomi) é um organismo unicelular que ataca as raízes do sobreiro, impedindo a árvore de chegar aos nutrientes do solo, e esta pode ser uma das razões do seu actual declínio. “Nas zonas afectadas pela fitóftora, nunca mais se poderão plantar árvores sem que fiquem infectadas, mas nesses sítios sabemos que existem também árvores saudáveis. E a que se deve isto?” A razão está escondida nos genes do sobreiro, acrescenta José Matos, e os investigadores querem agora identificá-la para contornar a praga.

Outra finalidade será identificar geneticamente um sobreiro vai dar boa cortiça. Esta característica é obtida através de marcadores moleculares que permitirão a identificação da árvore ainda jovem como aquela que desenvolverá cortiça de boa qualidade no futuro.

E, afinal, o que é a boa cortiça? “A boa cortiça não é uma característica biológica, mas sim industrial. Queremos uma árvore cuja cortiça seja bastante densa, muito homogénea (sem estar picada por insectos) e espessa”, explica José Matos.

A informação do património genético do sobreiro, classificada pela Assembleia da República, em 2011, como Árvore Nacional de Portugal, assume uma importância estratégica para o sector económico e ecológico. Responsável por mais de metade da produção mundial de cortiça, Portugal tem uma área de 730 mil hectares de montado de sobro, segundo os resultados preliminares do 6.º Inventário Florestal Nacional, de Fevereiro de 2013. Além de produzir, é também o país que mais processa cortiça, com valores entre os 60% e os 70% a nível mundial.

Árvore característica da paisagem do centro e do Sul do país, o sobreiro é já uma espécie protegida pela legislação portuguesa desde 2001. Mas essa legislação nem sempre tem sido capaz de proteger eficazmente a árvore, que se encontra em regressão no território português, devido, entre outros, às excepções à lei criadas constantemente, que permitem abater árvores para favorecer empreendimentos, segundo disse anteriormente ao PÚBLICO Miguel Rodrigues, da associação Árvores de Portugal.

Se a revista Nature aceitar, o artigo será aí publicado. Os resultados do projecto GenoSuber e a informação obtida vão ser disponibilizados à comunidade científica e industrial numa base de dados pública – para que o sobreiro ocupe cada vez mais um lugar especial na ciência.

Texto editado por Teresa Firmino