A Embrapa Arroz e Feijão tem atuado em vários projetos, buscando integrar estratégias de tecnologia genômica junto ao programa de melhoramento genético do feijoeiro, visando o desenvolvimento de novas cultivares.

Um exemplo desse trabalho é o projeto de identificação de genes candidatos e mapeamento de locos associados ao estresse hídrico e à doença murcha-de-curtobacterium, que teve início em março de 2008, financiado pelo convênio Embrapa/Monsanto e que envolve ainda a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, a Universidade Federal de Lavras e a Universidade Federal de Goiás.

Esse projeto tem duração de três anos e abrange atividades de pesquisa focadas nesses dois diferentes problemas (tolerância ao déficit hídrico e resistência à murcha-de-curtobacterium), que são considerados de relevância econômica. Nesse contexto, o projeto tem como desafio manter o cultivo do feijoeiro atrativo para toda a cadeia produtiva.

Um segundo projeto é a “Plataforma genômica comparativa de leguminosas tropicais, visando ao melhoramento genético para resistência à seca”, que também apresenta ênfase na característica de tolerância ao estresse hídrico. Essa proposta está sob a coordenação da Embrapa Arroz e Feijão e conta com a participação de uma equipe integrada por mais de 50 pesquisadores, de 10 instituições de pesquisa, dentre as quais a Embrapa Soja, Embrapa Meio Norte, Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia e Universidade Federal de Pernambuco.

O foco central desse projeto é consolidar, pela primeira vez, uma rede brasileira de pesquisa em análise genômica de leguminosas tropicais de interesse econômico para o Brasil, incluindo o feijão, o feijão-caupi, o amendoim e a soja.

O projeto se baseia na geração de uma plataforma de análise genômica que possibilitará o desenvolvimento de ferramentas genômicas úteis e aplicáveis ao desenvolvimento de cultivares melhoradas para tolerância à seca, seguido pela integração e unificação das informações geradas para as quatro espécies em estudo.

O banco de dados de sequências expressas gerado possibilitará que sejam efetuadas buscas por sequências que indiquem homologia com genes candidatos previamente caracterizados, sendo desenvolvidos, ao final, marcadores específicos para estas regiões genômicas de interesse.

Em conjunto, as informações de sequências geradas nos projetos serão exploradas através de recursos de bioinformática, objetivando gerar uma bateria de marcadores transferíveis entre as espécies de leguminosas, além de derivar um conjunto amplo de marcadores moleculares distribuídos ao longo do genoma, incluindo microssatélites e SNPs (Polimorfismo de Uma Única Base).

Os marcadores moleculares derivados da base de dados de sequências abrem novas perspectivas para a identificação mais robusta de genes envolvidos na expressão das características de tolerância à seca a partir dos trabalhos de mapeamento genético.

Nesses estudos, pretende-se mapear locos de caracteres quantitativos controlando características relacionadas à produção e aos componentes de produção sob condições de déficit hídrico, assim como componentes fisiológicos para amendoim, caupi e feijão.

A partir dos mapas genéticos gerados para as três espécies de leguminosas estudadas será possível estabelecer homologia entre as regiões genômicas mapeadas e envolvidas no controle dos caracteres de interesse envolvidos na resposta ao déficit hídrico.

A inclusão da soja como uma das espécies alvo na atual proposta de pesquisa é considerada estratégica, uma vez que o genoma dessa espécie possui um grande volume de informação publicamente disponível. Dessa forma, o conhecimento do nível de sintenia da soja com outras leguminosas pode facilitar a identificação de genes entre espécies relacionadas, bem como identificar transcritos raros ou variantes raros de transcritos presentes nestas espécies durantes situações de déficit hídrico.

Desse modo, o ponto de convergência dos projetos em desenvolvimento se baseia na geração de uma plataforma consolidada e integrada de dados experimentais e uma base de dados genômicos para descobrir, mapear, integrar e ampliar o conhecimento das regiões genômicas de importância envolvidas na resposta das plantas ao estresse de seca.

Ainda como resultados práticos derivados dos projetos em desenvolvimento serão identificadas, ao final da condução dos ensaios de campo das populações de tolerância à seca, linhagens que combinem desempenho produtivo destacado em condições de déficit hídrico, com tipo de planta e tipo de grão comerciais, para cada uma das três espécies estudadas.

Mais recentemente foi aprovado um projeto que trará grandes benefícios para a pesquisa do feijoeiro e espécies relacionadas e que consiste no sequenciamento completo do genoma do feijoeiro comum, utilizando um genótipo de origem Mesoamericana, com tamanho de genoma estimado em 600 Mpb (milhões de pares de base).

O projeto abrange uma rede representada por quatro países (México, Espanha, Argentina e Brasil) e está sendo apoiado pelo Programa Ibero-Americano da Ciência e Tecnologia para o Desenvolvimento. A coordenação geral do projeto está a cargo do Dr. Alfredo Herrera Estrella (IRA - México) e, no Brasil, quatro instituições de pesquisas fazem parte, sob a liderança da Embrapa Arroz e Feijão.

O foco central desse esforço é o de decifrar o código genético do feijoeiro comum e torná-lo publicamente disponível, propiciando uma mudança de patamar em termos de ganho de resolução de informação do genoma da espécie. Os dados gerados irão complementar e potencializar as iniciativas de pesquisa que já vêm sendo realizadas no âmbito dos atuais projetos.