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Genoma completo do café canephora é sequenciado pela primeira vez no mundo

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Com apoio do Consórcio Pesquisa Café, coordenado pela Embrapa Café, a pesquisa possibilita desenvolver novas cultivares com diversos atributos positivos de interesse agronômico

 

Um consórcio internacional composto por 11 países – Brasil, França, Itália, Canadá, Alemanha, China, Espanha, Indonésia, Austrália, Índia e Estados Unidos – sequenciou, pela primeira vez no mundo, o genoma completo do café (Coffea canephora). Os resultados dessa pesquisa inédita estão publicados na versão online da revista científica norte-americana Science (Set/2014), da Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS), considerada, ao lado da Nature, uma das mais prestigiadas de sua categoria.

 

Para o pesquisador Alan Andrade, da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia e um dos coordenadores desse consórcio internacional, o sequenciamento permite a leitura do genoma de cada planta, o que possibilita prever o desenvolvimento de algumas características de interesse agronômico e acelerar o melhoramento genético do café. Em outras palavras, a elucidação do genoma pode ajudar a melhorar o aroma e o sabor da bebida ao permitir o desenvolvimento de novas variedades com melhor qualidade e mais resistentes à seca, a doenças e outros fatores químicos ou biológicos. Isso faz com que os custos diminuam e a produtividade aumente. Benefício para o produtor e também para o consumidor, que terá bebida de mais qualidade.

 

Antes desse sequenciamento do genoma do café canephora, Alan Andrade, em 2004, fez parte do grupo pioneiro no Brasil que sequenciou pela primeira vez o genoma funcional do café arábica e de outras espécies. O projeto gerou o maior banco de dados do mundo sobre genoma café, com 200 mil sequências de DNA. Hoje esse banco possui mais de 30 mil genes identificados e está à disposição das instituições participantes e parceiras do Consórcio Pesquisa Café, coordenado pela Embrapa Café. O sequenciamento do genoma funcional forneceu a base para os projetos atuais de sequenciamento genômico do cafeeiro.

 

Para falar sobre a pesquisa de genoma do café, entrevistamos Alan Andrade, graduado em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras - UFLA (1990) e mestre em Agronomia (Fitotecnia) pela mesma Universidade (1994). Tem doutorado e pós-doutorado (1995/2002) em Molecular Genetics pela Wageningen University And Research Center, na Holanda. Alan foi coordenador do Núcleo de Biotecnologia do Consórcio Pesquisa Café no período de 2004-2008. Participa como pesquisador e membro do Comitê Gestor do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Café - INCT-Café. Tem experiência na área de Bioquímica, com ênfase em Análises Genômicas, atuando principalmente nos seguintes temas: Genômica Funcional do Cafeeiro e Mecanismos de Tolerância à Seca.

 

Embrapa Café: Você poderia descrever, em linhas gerais, as principais diferenças genéticas entre o café arábica e o café conilon?

Alan Andrade: O café arábica (C. arabica) é uma espécie tetraploide (2n=4x=44), sendo um híbrido de duas espécies diploides, C. eugenioides (2n=22) e C. canephora (2n=22). Ou seja, o café arábica tem o dobro de cromossomos se comparado ao C. canephora, que é a espécie do café conilon. Isso significa que o genoma do café arábica tem quatro formas alélicas para cada gene (duas do subgenoma de C. eugenióides e duas do subgenoma de C. canephora). Outra característica importante é que o café arábica é uma planta autógama, apesar de baixa taxa de fecundação cruzada. Ou seja, as sementes são formadas com pólen da própria planta, o que diminui a variabilidade genética. Já o café conilon (C. canephora) é uma planta alógama, com fecundação cruzada. Nesse caso, as sementes da planta são formadas a partir de pólen de outra planta, gerando assim uma variabilidade genética maior quando comparado ao café arábica.

 

Embrapa Café: Em conjunto com a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Embrapa Café e Instituto Uniemp, a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia concluiu, em 2004, a primeira etapa do sequenciamento do genoma funcional do café arábica. No que consistiu o sequenciamento daquele genoma, de que forma a experiência adquirida em 2004 contribuiu para o sequenciamento do genoma completo do café conilon?

Alan Andrade: Naquela época, as tecnologias de sequenciamento de DNA eram outras e o custo era elevado. Dessa forma, era impensável a execução de um projeto de sequenciamento completo do genoma do café. Portanto, devido ao custo e à semelhança da maioria dos projetos de sequenciamento do genoma de plantas cultivadas, optamos, na época, por sequenciar somente o genoma funcional do cafeeiro. Ou seja, somente as sequências gênicas expressas foram identificadas, resultando num banco de dados com mais de 30 mil genes do cafeeiro. Foi um feito memorável e inédito para a ciência brasileira, o que propiciou à comunidade científica mundial acesso inicial a sequências em larga escala do genoma funcional do cafeeiro. Muitos trabalhos científicos na área molecular de diversas áreas do conhecimento (fitopatologia, fisiologia, genética etc.) puderam, então, ser desenvolvidos e avanços significativos do conhecimento foram alcançados, inclusive com a geração de várias patentes por grupos de pesquisa brasileiros. Sem dúvida alguma, a execução daquele projeto no Brasil foi a pedra fundamental para a execução dos projetos de sequenciamento genômico do cafeeiro atuais.

 

Embrapa Café: Qual a diferença do sequenciamento completo do genoma estrutural para o sequenciamento do genoma funcional? De que forma essas pesquisas contribuem para a efetiva melhoria da qualidade do café no Brasil? E o produtor, de que forma prática ele se beneficia?

Alan Andrade: O sequenciamento do genoma estrutural elucida todo o complemento genético de um organismo, inclusive com a ordem e disposição das sequências em cada cromossomo. Sendo que, além das sequências gênicas (genoma funcional) também são caracterizadas as regiões intragênicas que tem importância fundamental no processo de regulação da expressão dos genes. Com esse conhecimento do genoma completo, torna-se possível a aplicação de técnicas genômicas avançadas nos programas de melhoramento genético do cafeeiro, tornando-os mais rápidos, precisos e eficientes. Dessa forma, o produtor terá à sua disposição variedades superiores para diversas características de interesse, mais adaptadas e também com qualidade superior.

Embrapa Café: Quais instituições de pesquisa estiveram envolvidas nesse trabalho? De que forma o Consórcio Pesquisa Café contribuiu com o sequenciamento do café conilon?

Alan Andrade: O trabalho foi realizado por um consórcio internacional, composto por pesquisadores de diversas instituições de pesquisa de onze países. Certamente, uma das contribuições fundamentais foi a disponibilização dos dados do Projeto Genoma Café brasileiro, os quais foram importantes na etapa de anotação do genoma completo. Além disso, sou pesquisador da Embrapa, que é uma das instituições fundadoras do Consórcio Pesquisa Café, coordenado pela Embrapa Café, e, nesse sentido, creio que não há como dissociar qualquer resultado de pesquisa obtido por nós no tema café do apoio recebido do Consórcio nos últimos 17 anos.

 

Embrapa Café: Com o desvendamento dessa “radiografia” do genoma de cada planta e antecipação do desenvolvimento de características de interesse agronômico, que impactos são previstos para a economia cafeeira no Brasil? 

Alan Andrade: As intempéries ambientais que o produtor cafeeiro tem vivenciado nos últimos anos impõem vários riscos à sustentabilidade da produção de café no Brasil e no mundo. Nesse sentido, a pesquisa tem sempre que estar na vanguarda, trabalhando hoje no desenvolvimento de soluções para o amanhã. No caso do café, por ser uma cultura perene, todos sabemos das dificuldades e da morosidade decorrente nos programas de melhoramento genético. Vejo como fundamental o desenvolvimento desses novos métodos genômicos para auxiliar e acelerar os programas de melhoramento genético, pois as demandas e riscos são enormes, assim como serão catastróficas as consequências ao agronegócio café se não estivermos preparados para prover as soluções tecnológicas ao produtor quando demandadas. Nesse sentido, creio que o maior impacto tecnológico que podemos almejar na economia cafeeira será sempre a garantia da sua sustentabilidade e rentabilidade.

 

Embrapa Café: Quando o banco de dados resultante do sequenciamento estrutural do café conilon deverá estar disponível em instituições de pesquisa do Brasil e do exterior? Onde essas informações se encontram no momento?

Alan Andrade: Todos os dados obtidos já estão disponíveis para a comunidade científica. Hoje essas informações estão disponibilizadas em uma página da web localizada na França (http://coffee-genome.org/), mas também estamos idealizando trazer toda a base para o Brasil com vistas a facilitar e dar mais agilidade às análises para os pesquisadores brasileiros.

 

Embrapa Café: O feito científico do sequenciamento do genoma está sendo divulgado agora, mas diversas plantas já genotipadas em escala genômica estão sendo testadas em campo, há mais de três anos, na Embrapa Cerrados, Instituição participante do Consórcio Pesquisa Café. Quais as perspectivas desses trabalhos?

Alan Andrade: Esse é um ponto muito importante. Na verdade, os dados de sequenciamento são só ferramentas e somente será possível atingirmos resultados com aplicação prática para o produtor se tivermos as plantas nos campos experimentais. Nesse sentido, temos trabalhado conjuntamente com a equipe de pesquisadores da Embrapa Cerrados há vários anos, com o intuito de estabelecermos os acessos de café adequados para os nossos estudos. Foi com esse objetivo que houve grande esforço nos últimos anos para ampliar o Banco de Germoplasma de Café da Embrapa, localizado naquela Unidade. Essa colaboração tem sido muito efetiva e produtiva e estamos muito otimistas com os resultados que serão alcançados a partir dessa interação.

 

Embrapa Café: Depois do sequenciamento do genoma completo do café conilon, quais as próximas etapas da pesquisa genética de café?  Em termos de utilidade prática, o que se vislumbra?

Alan Andrade: Bom, as pesquisas de genômica aplicada em plantas, em linhas gerais, seguem as mesmas direções das pesquisas em genética humana. Na verdade, o objetivo maior de nossas pesquisas é prever o comportamento de uma planta no campo, com base em análise de DNA de mudas no viveiro. Ou seja, da mesma forma que já é possível prever o risco, em humanos, de desenvolver determinada doença, com base em análises de DNA, objetivamos também prever as características agronômicas de uma planta de café de forma bem precoce, reduzindo-se assim os custos e aumentando-se a eficiência e rapidez dos programas de melhoramento genético do cafeeiro. A grande vantagem será poder associar diversas características de interesse em uma só planta, com base na mesma análise de DNA. Ou seja, a análise será global para diversas características de interesse, possibilitando a identificação de plantas com diversas características associadas, tais como ‘produtiva e com qualidade’, ‘produtiva, com tolerância à seca e com qualidade’ etc. Além disso, com o conhecimento do genoma do arábica, que está em fase de conclusão, será possível, também, o desenvolvimento de metodologias moleculares para diversos outros aspectos de interesse da indústria, como, por exemplo, identificação de misturas no café torrado (robusta x arábica), identificação específica de variedades (registro das cultivares e também rastreabilidade). Ou seja, imagine que determinada indústria quer desenvolver cápsula específica de determinada variedade (100% Bourbom, por exemplo). Com esse conhecimento, será possível desenvolvermos metodologias que garantam essa identificação no processo de compra do grão verde pela indústria. Isso certamente contribuirá para melhoria da qualidade final do café destinado ao consumidor.

 

Embrapa Café: Qual será o papel do Consórcio Pesquisa Café nesse processo? Como a pesquisa cafeeira brasileira deve tirar o melhor proveito desse momento?

Alan Andrade: A existência do Consórcio Pesquisa Café sempre foi de extrema importância para as pesquisas cafeeiras no Brasil. As organizações dessa natureza, como o Consórcio, são sempre passíveis de críticas e aprimoramento, mas é consenso absoluto a importância da sua existência. Creio que um dos papéis fundamentais do Consórcio Pesquisa Café, além da questão de fomento, é promover a interação e a integração das diversas áreas do conhecimento envolvidas nas pesquisas cafeeiras. Não tenho dúvidas de que somente com a integração de esforços e competências teremos condições de avançar rapidamente na conquista dos resultados almejados com aplicação prática para o agronegócio café.

 

Coffea canephora e sua importância no mercado brasileiro

O Coffea canephora é uma espécie muito importante para o Brasil e ocupa cerca de 30% do mercado mundial. A variedade Conilon é a mais utilizada para a produção de blends, combinada com o Coffeaarábica, o mais consumido no Brasil e no mundo. Blends são composições de grãos diferentes. Assim como os vinhos, os grãos de café podem ser misturados para obter o máximo de variedade e qualidade na xícara. Os estados do Espírito Santo e de Rondônia são os maiores produtores brasileiros de Coffea canephora. De acordo com a Conab (Set/2014), a produção nacional de café será de 45,1 milhões de sacas de 60 kg, sendo 32.1 de café arábica e 13,0 de café conilon. A indústria de café torrado e moído consome, em média, cerca de oito milhões de sacas da variedade Conilon e a indústria de solúvel aproximadamente quatro milhões.

 

 

Os resultados da pesquisa do genoma estrutural do café canephora estão disponíveis na edição online da revista Science e no endereço:

http://www.sciencemag.org/content/345/6201/1181.full

 

Para saber mais sobre o Consórcio Pesquisa Café, a Embrapa Café, a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia e a Embrapa Cerrados, acesse:

 

http://www.consorciopesquisacafe.com.br/ 

http://www.embrapa.br/cafe

https://www.embrapa.br/recursos-geneticos-e-biotecnologia

https://www.embrapa.br/cerrados

 

Gerência de Transferência de Tecnologia

Texto: Fernanda Diniz (DRT/DF 4685/89), com adaptações e entrevista por Flávia Bessa – MTb 4469/DF e Carolina Costa – MTb 7433/DF.

Contatos: (61) 3448-1927/1979 e   Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo.