Conceito de Genoma Vegetal
O
genoma
corresponde ao material genético de um organismo e inclui o ADN,
nomeadamente os genes ou zonas codificantes, e as sequências não
codificantes de ADN e ARN. Está contido em cromossomas no núcleo ou em
cadeias circulares/lineares em mitocôndrias e plastos. O genoma vegetal
também contém material genético em cloroplastos, organitos onde se
realiza a fotossíntese. Actualmente, uma única célula pode ser
suficiente para a sequenciação do genoma de um organismo, utilizando
metodologias de sequenciação de alto rendimento ou de nova geração
(NGS).
Até
agora
vários genomas vegetais já foram completamente sequenciados ou estão em
vias de sequenciação, no sentido de serem identificadas as sequências de
nucleótidos (em A-adenina, C-citosina, G-guanina e T-timina ou
U-uracilo) do material genético em cada um dos cromossomas/cadeias.
Exemplos incluem algas unicelulares, a alga filamentosa Klebsormidium
flaccidum, o musgo Physcomitrella patens, e várias plantas
terrestres como a planta-modelo Arabidopsis thaliana, o milho e o
choupo. O tamanho dos genomas ou número de pares de bases de nucleótidos
(milhões de pares de bases ou Mbp) é variável. A maior parte do genoma
vegetal é composta por ADN repetitivo tal como acontece com os genomas
de mamíferos.
Os
avanços significativos nas técnicas de sequenciação e ferramentas de
bioinformática permitem obter uma quantidade massiva de informação
genética em plantas-modelo e espécies agriculturais. Estes dados ajudam
a responder a questões fundamentais sobre a função de genes de plantas,
sobre a regulação da expressão génica e de processos ou sobre o
metabolismo de produção de proteínas. Os perfis de transcrição ou
expressão de genes estão a ser usados para descobrir reguladores de vias
metabólicas e novas enzimas. Por outro lado, fornecem perspectivas sobre
a complexidade da evolução vegetal e ecologia, redes metabólicas,
processos de variação genética e mecanismos de selecção. Perguntas
relacionadas com a evolução das plantas para o meio terrestre ou como as
plantas respondem a estímulos ambientais ou a patogéneos começam a ser
respondidas.
As
plantas produzem um imensurável número de metabolitos de elevada
complexidade, não tendo rival no resto do mundo natural. Vitaminas,
resinas, pigmentos, compostos farmacêuticos são alguns dos compostos
economicamente importantes, para além dos que entram na alimentação e os
que permanecem por descobrir. Os recursos genéticos facilitam a
identificação de proteínas por similaridade de sequências, bem como a
sua classificação com base em domínios conservados. Através da
comparação entre genomas podem ser caracterizados processos bioquímicos
comuns entre organismos distantes filogeneticamente (exº bactéria -
planta). As novas perspectivas do metabolismo vegetal podem levar a
benefícios para a humanidade, como uma alimentação melhorada, novos
produtos químicos e alimentares (Química Verde) e biocombustíveis.
Os
estudos genéticos na planta-modelo Arabidopsis thaliana, de fácil
cultivo e manipulação, permitem a associação de milhares de genes a
características observáveis e mensuráveis (fenótipos). Recorre-se a
mutações controladas em genes específicos para analisar qual o efeito da
sua ausência no fenótipo; compara-se também com o fenótipo da planta sem
mutação (wild-type). É preciso acautelar que muitos fenótipos são
influenciados por vários genes, bem como por factores ambientais,
tornando complexa a associação de funções específicas a genes
individualizados. Estes estudos de complexidade fazem parte da Biologia
de Sistemas,que pretende mapear as redes genéticas e bioquímicas que
estão por detrás dos processos celulares.
O
genoma
vegetal tem revelado complexidade e plasticidade, acomodando
frequentemente grande quantidade de material genético (exº poliploidia
ou duplicação do genoma) e sofrendo alterações estruturais e
organizacionais ao longo do tempo (exº duplicação de genes, inversão de
segmentos de ADN, translocação de segmentos do cromossoma). As mudanças
estão relacionadas com a diversidade vegetal e com a evolução e, ao
longo de gerações, podem levar ao aparecimento de novas variedades e até
novas espécies. Muitas plantas cultiváveis são poliplóides: as bananas
são triplóides (3n, sendo n o conjunto dos cromossomas distintos da
espécie); o café, algodão, batata e milho são tetraplóides (4n); o trigo
do pão é hexaplóide (6n).
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