As alterações climáticas e a degradação dos solos têm tornado cada vez mais desafiador o cultivo de alimentos. Estima-se que mais de 1 bilhão de hectares de terras agrícolas no mundo sofram com salinidade ou alcalinidade excessivas, um problema agravado pela irrigação intensiva e pelo aquecimento global. Em contrapartida, a cevada silvestre Hordeum brevisubulatum evoluiu para prosperar nesses solos adversos. Em março de 2025, um estudo internacional liderado pela Universidade Murdoch (Austrália) e pela Academia de Ciências Agrícolas de Pequim revelou o genoma completo dessa espécie, identificando genes-chave para tolerância ao estresse salino e alcalino. A descoberta abre caminho para tornar cultivos importantes como o trigo mais resistentes a condições extremas, utilizando-se ferramentas de edição genética como o CRISPR.
O que é CRISPR e como funciona
O CRISPR-Cas9 é uma tecnologia de edição genômica derivada de um sistema imune bacteriano. Em linhas gerais, a edição de genoma permite aos cientistas adicionar, remover ou alterar trechos específicos de DNA no organismo. Entre as várias abordagens existentes, o sistema CRISPR-Cas9 destaca-se por ser mais rápido, barato, preciso e eficiente que métodos anteriores. Para editar um gene, os pesquisadores criam um RNA guia que se liga à sequência de DNA alvo e se acopla à enzima Cas9. Esse conjunto é introduzido na célula, onde o RNA guia conduz a Cas9 até o local exato do gene de interesse. A Cas9 então faz um corte pontual no DNA nesta região. Após o corte, aproveita-se a maquinaria natural de reparo da célula para inserir, deletar ou substituir sequências genéticas específicas. Em resumo, o CRISPR-Cas9 funciona como uma “tesoura genética” de alta precisão, guiada por RNA, capaz de promover alterações específicas no genoma de plantas, animais ou microrganismos. Por sua eficiência e versatilidade, essa técnica ganhou o Nobel de Química em 2020 e tornou-se a ferramenta preferencial para inovar na genética vegetal e animal.
Descoberta genética em cevada silvestre
Na pesquisa publicada na Nature Plants (março de 2025) e divulgada pela Murdoch University e parceiros, os cientistas sequenciaram pela primeira vez o genoma de Hordeum brevisubulatum, uma cevada silvestre perene de habitat salino-alcalino. A análise revelou adaptações genéticas únicas que explicam a notável resistência dessa planta a solos inférteis. Foi identificada a duplicação de genes de resposta ao estresse salino/alcalino, incluindo o módulo CaBP-NRT2, que participa da detecção do estresse e do transporte de nutrientes essenciais (cálcio e nitrato). Experimentos mostraram que, quando esse gene duplicado foi introduzido em outros cereais, a planta modificada apresentou aumento da absorção de nutrientes e da biomassa em solos degradados.
Outra descoberta surpreendente foi um gene chamado Fhb7, oriundo de um fungo endofítico que vive no interior da planta. Esse gene, adquirido por transferência horizontal de genes, confere à cevada a capacidade de neutralizar espécies reativas de oxigênio (toxinas formadas sob estresse ambiental). Em outras palavras, o Fhb7 protege a planta contra os danos químicos gerados por altas concentrações de sal ou pH elevado. Com base nesses achados, os pesquisadores criaram um novo híbrido experimental de seis conjuntos cromossômicos, o Tritordeum (AABBII), que combina o genoma de trigo comum com o sub genoma “I” de H. brevisubulatum. Esse Tritordeum demonstrou ganhos impressionantes: aumento de 48% na captação de nitrato e 28% na produtividade de grãos em solos salino-alcalinos, comparado ao trigo convencional.
Importância para a agricultura e mudanças climáticas
Essas descobertas têm implicações diretas para a segurança alimentar. Regiões afetadas por seca e salinização (como partes da Índia, Austrália, Chile e África) poderão se beneficiar de culturas com esses novos traços genéticos. Ao incorporar genes de H. brevisubulatum, obtém-se cereais que resistem melhor à seca e à toxicidade do solo, mantendo produtividade mesmo em condições adversas. Isso reduz a dependência de fertilizantes (cuja eficiência é comprometida em solos salgados) e torna a agricultura mais sustentável. Como destaca o professor Chengdao Li, coordenador do estudo, “esta é uma ferramenta genética poderosa para proteger a produção de cereais frente aos extremos climáticos e promover sistemas agrícolas mais sustentáveis”. Em síntese, usar a edição genética (por exemplo, via CRISPR) para transferir esses genes adaptativos aos cereais convencionais pode revolucionar o cultivo de alimentos em um clima cada vez mais extremo.
Além disso, a própria técnica CRISPR tem aplicação generalizada no melhoramento de plantas. Pesquisas recentes demonstram que genes associados à sensibilidade ao estresse podem ser “desativados” em trigo, mandioca, mamão, cana-de-açúcar e outras culturas para aumentar sua tolerância à seca e à salinidade. Já foram produzidas variedades de arroz com ganhos de produtividade de até 11–68% após edição genética, e tomates maiores foram obtidos via CRISPR. Essas evidências reforçam que as ferramentas de edição são promissoras para aumentar rendimentos e resiliência sem introduzir genes exóticos, mas sim ajustando geneticamente as próprias plantas-cultivo.
Potenciais aplicações futuras
No futuro próximo, prevê-se usar o CRISPR para aplicar diretamente no trigo e em outros cereais os genes benéficos descobertos em H. brevisubulatum. Por exemplo, já existem plataformas de edição capazes de inserir precisamente variações genéticas naturais em cultivares, um processo muito mais rápido que o melhoramento tradicional. Com as informações do genoma da cevada silvestre, cientistas poderão projetar edições específicas para elevar a tolerância ao sal e à seca em lavouras comerciais. Além do trigo, outras culturas essenciais (como o arroz e o milho) podem ser beneficiadas por técnicas similares, usando genes de resistência de parentes silvestres. Adicionalmente, essa abordagem facilita o desenvolvimento de híbridos sintéticos (como o Tritordeum) em países onde a engenharia genética regulamentada é mais flexível.
Perspectivas futuras incluem ainda a edição de genes para melhorar outras características desejáveis, como eficiência hídrica, nutrição do grão e resistência a pragas emergentes. Em suma, o conhecimento adquirido com H. brevisubulatum, aliado às ferramentas de CRISPR/Cas e de melhoramento genômico, promete gerar novas variedades de cereais resilientes até 2030. Essas inovações podem assegurar colheitas estáveis em climas extremos, reduzindo impactos das mudanças climáticas na agricultura global.
O sequenciamento do genoma da cevada selvagem tolerante a solos hostis e o uso das técnicas modernas de edição genética representam um marco na busca por cultivos mais resistentes. Ao revelar genes como CaBP-NRT2 e Fhb7, os pesquisadores criaram um repertório de ferramentas biológicas para enfrentar salinização e seca. O CRISPR-Cas9, por sua vez, surge como a tecnologia que permitirá levar essas vantagens para os cereais consumidos em larga escala. Dessa forma, a combinação do conhecimento de plantas silvestres com engenharia genética pode resultar em grãos capazes de alimentar populações crescentes em um planeta mais árido. Essa estratégia inovadora aponta para um futuro em que lavouras sejam “climate-smart”, protegendo a segurança alimentar e a sustentabilidade do planeta.
Referências:
LI, C.; JIA, Y.; HE, T.; et al. Hordeum I genome unlocks adaptive evolution and genetic potential for crop improvement. Nature Plants, v.11, p.438-452, 2025.
MURDOCH UNIVERSITY. Breakthrough in Wild Barley Genomics paves the way for climate-resilient crops. 17 mar. 2025. Disponível em: https://www.murdoch.edu.au/news/articles/breakthrough-in-wild-barley-genomics-paves-the-way-for-climate-resilient-crops. Acesso em: 26 abr. 2025.
CiB. CRISPR | Descoberta genética em cevada silvestre abre caminho para cereais mais resistentes ao clima extremo. 15 abr. 2025. Disponível em: https://cibpt.org/2025/04/15/crispr-descoberta-genetica-em-cevada-silvestre-abre-caminho-para-cereais-mais-resistentes-ao-clima-extremo/. Acesso em: 26 abr. 2025.
NATIONAL LIBRARY OF MEDICINE (NLM). What are genome editing and CRISPR-Cas9?. Genetics Home Reference. [online] s.d. Disponível em: https://medlineplus.gov/genetics/understanding/genomicresearch/genomeediting/. Acesso em: 26 abr. 2025.
SEEDNEWS. As 5 maneiras pelas quais a edição de genes está tornando as culturas mais resistentes ao clima. 17 jan. 2022. Disponível em: https://seednews.com.br/artigos/3845-as-5-maneiras-pelas-quais-a-edicao-de-genes-esta-tornando-as-culturas-mais-resistentes-ao-clima-edicao-janeiro-2022/. Acesso em: 26 abr. 2025.
