Edição gênica de microrganismos benéficos vai impulsionar controle biológico no Brasil

Pesquisadores da Embrapa Arroz e Feijão (GO) vêm aplicando uma técnica inovadora baseada na edição gênica para aprimorar microrganismos benéficos usados na agricultura. A pesquisa, que utiliza a tecnologia CRISPR (Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas), permite modificar genomas de forma precisa, principalmente de fungos filamentosos economicamente relevantes, com a geração de organismos não transgênicos. A expectativa é que os microrganismos geneticamente editados impulsionem ainda mais o controle biológico de pragas e doenças agrícolas no Brasil, que já é líder mundial nessa prática, com mais de 20 milhões de hectares tratados, segundo o Ministério da Agricultura e Pecuária (Mapa). Além disso, devem contribuir também para a promoção do crescimento das plantas.

O primeiro grande avanço ocorreu no primeiro semestre de 2024, quando o Programa de Pesquisa e Desenvolvimento de Bioinsumos da Embrapa Arroz e Feijão (ProBio) desenvolveu uma linhagem editada do fungo Trichoderma harzianum com maior capacidade de produzir melanina, aumentando a sua proteção em três vezes, comparado com a cepa selvagem, quando exposto à alta dose de irradiação em condições de laboratório. Com isso, espera-se que o agente de controle biológico seja mais estável, quando aplicado na parte aérea da planta, sob exposição solar. Utilizado para o controle de doenças fúngicas em culturas como soja e feijão, o microrganismo foi melhorado geneticamente, com grande potencial de ser classificado como não transgênico.

Marcio Côrtes , cientista da Embrapa e coordenador dos estudos, explica que a inovação está no uso de plasmídeos (pequenas moléculas de DNA circular que atuam principalmente em funções adaptativas por carregarem informação genética independente do genoma da célula) não integrativos, especialmente desenhados para esse fim. Os vetores plasmidiais carregam todo o material genético necessário para as células-alvo, cujos elementos são expressos de maneira transitória, desencadeando mudanças precisas no genoma do microrganismo. “Adaptamos a ferramenta para ser eficaz na modificação genética de espécies de fungos filamentosos não modelo. Isso abre caminho para melhorar geneticamente os fungos dos gêneros Trichoderma sp., Metarhizium sp. e Beauveria sp., mais utilizados no controle biológico, aumentando sua eficiência no combate a fitopatógenos e na promoção do crescimento de plantas”, destaca.

Além disso, a equipe avançou na produção de metabólitos secundários, que são moléculas de interesse industrial. “A mesma melanina previamente citada, quando produzida e purificada, pode ser utilizada como protetor solar em formulações de bioinseticidas. Estudos preliminares mostraram que a cepa selvagem formulada com a melanina foi capaz de resistir a altas doses de irradiação, em torno de quatro vezes mais do que a mesma cepa não formulada”, complementa Côrtes.

Melhoramento de precisão

O pesquisador da Embrapa Algodão (PB) e ex-presidente da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio) entre 2020 e 2023, Paulo Barroso, é um dos parceiros nesses projetos. Ele explica que os organismos geneticamente modificados (OGMs) envolvem a transferência de sequências de DNA entre espécies não aparentadas, sobrepujando barreiras intransponíveis ao melhoramento clássico. Nesses casos, cada novo OGM corresponde a um organismo inédito, sem precedentes na natureza e com histórico de uso seguro ainda não estabelecido. Por essa razão, os OGMs precisam passar por etapas de avaliação adicionais, a fim de verificar a segurança para a saúde humana, animal e para o meio ambiente antes de serem disponibilizados à sociedade.

Já os organismos editados via TIMP (Técnicas Inovadoras de Melhoramento de Precisão) envolvem a transferência ou a alteração de sequências gênicas que poderiam ser realizadas por cruzamentos, indução de mutação e outros métodos usados nos programas de melhoramento convencionais, seja de plantas, animais ou microrganismos. Eles não sobrepujam barreiras evolutivas naturais. Segundo Barroso, isso torna o processo de obtenção de um novo genótipo melhorado mais rápido, preciso e eficiente, acelerando o desenvolvimento em muitos anos.

Ele esclarece ainda que os genótipos melhorados via métodos clássicos são essencialmente similares aos genótipos melhorados via TIMP e também guardam similaridades quanto ao risco. Por isso, os métodos de avaliação de segurança podem ser os mesmos para ambos, dispensando as etapas adicionais para a avaliação da biossegurança dos OGMs.

Um ponto importante é que, para ser legalmente considerado um genótipo TIMP, ele deve ser avaliado pela CTNBio, que usa critérios claros e internacionalmente aceitos estabelecidos em sua Resolução Normativa n° 16, de 2018.

Foco em FBN para o feijoeiro

Uma nova frente de estudo busca melhorar bactérias responsáveis pela fixação biológica de nitrogênio (FBN) no feijoeiro. O objetivo é reduzir a dependência de fertilizantes nitrogenados, gerando impacto econômico e ambiental positivo. “Nos próximos quatro anos, nossos esforços estarão direcionados para aumentar a eficiência da fixação de nitrogênio no feijão, por meio do melhoramento genético de estirpes bacterianas selecionadas”, afirma Côrtes.

“É um estudo em estágio inicial, que conta com uma equipe multidisciplinar, o que nos gera grande expectativa em relação ao impacto econômico relacionado à adubação nitrogenada para essa importante cultura. A relevância estratégica do tema nos propiciou obter recursos específicos para aquisição de equipamentos financiados pelo Novo PAC (Programa de Aceleração do Crescimento)”, comemora o pesquisador.

Com potencial de transformar práticas agrícolas, a aplicação da tecnologia CRISPR reforça a liderança da Embrapa no desenvolvimento de soluções sustentáveis para o agronegócio brasileiro.