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O genoma do chá contém pistas sobre como uma folha produz tantos sabores

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As variedades mais populares de chá – incluindo chá preto, chá verde, chá Oolong, chá branco e chai – vêm todas das folhas do arbusto perene Camellia sinensis , também conhecido como a árvore do chá. Apesar do imenso significado cultural e econômico do chá, relativamente pouco se sabe sobre o arbusto atrás das folhas de chá. No entanto, o primeiro esboço do genoma da árvore do chá publicado em 1 de maio na revista Molecular Plant pode ajudar a explicar por que as folhas de chá são tão ricas em antioxidantes e cafeína.

Entender como o chá difere geneticamente de seus parentes próximos pode ajudar os produtores de chá a descobrir o que torna as folhas de Camellia sinensis tão especiais. O gênero Camellia contém mais de 100 espécies – incluindo várias plantas de jardim decorativas populares e C. oleifera , que produz óleo de “tea tree” – mas apenas duas variedades principais ( C. sinensis . Var. Assamica e C. sinensis var. Sinensis ) são cultivados comercialmente para fazer chá. “Existem muitos sabores diversos, mas o mistério é o que determina ou qual é a base genética dos sabores do chá?” diz o geneticista de plantas Lizhi Gao, do Instituto de Botânica de Kunming, na China.

Estudos anteriores sugeriram que o chá deve muito de seu sabor a um grupo de antioxidantes chamados flavonóides, moléculas que ajudam as plantas a sobreviver em seus ambientes. Um, um flavonóide de sabor amargo chamado catequina, está particularmente associado ao sabor do chá. Os níveis de catequina e outros flavonóides variam entre as espécies de Camélia , assim como a cafeína. Gao e seus colegas descobriram que as folhas de C. sinensis não só contêm altos níveis de catequinas, cafeína e flavonóides, mas também possuem múltiplas cópias dos genes que produzem cafeína e flavonóides.

A cafeína e os flavonóides, como as catequinas, não são proteínas (e, portanto, não são codificadas diretamente no genoma), mas as proteínas geneticamente codificadas nas folhas de chá as fabricam. Todas as espécies de Camélia têm genes para as vias produtoras de cafeína e flavonóides, mas cada espécie expressa esses genes em diferentes níveis. Essa variação pode explicar porque as folhas de C. sinensis são adequadas para fazer chá, enquanto outras folhas da espécie Camellia não são.

Gao e seus colegas estimam que mais da metade dos pares de bases (67%) no genoma da árvore do chá fazem parte de seqüências retrotransposon, ou “genes saltadores”, que copiaram e colaram em diferentes pontos do genoma várias vezes. . O grande número de retrotransposons resultou em uma expansão dramática no tamanho do genoma do tea tree, e possivelmente muitas, muitas duplicatas de certos genes, incluindo os resistentes a doenças. Os pesquisadores acreditam que essas famílias de genes “expandidos” devem ter ajudado os teaeiros a se adaptarem a diferentes climas e estresses ambientais, pois os tea tree crescem bem em vários continentes em uma ampla gama de condições climáticas. Uma vez que grande parte do retrotransposon copying & pasteing parece ter acontecido relativamente recentemente na história evolutiva da árvore do chá,

No entanto, esses genes duplicados e o grande número de seqüências repetidas também transformaram o genoma de uma árvore de chá em uma batalha difícil. “Nosso laboratório sequenciou e montou com sucesso mais de vinte genomas de plantas”, diz Gao. “Mas esse genoma, o genoma da árvore do chá, foi difícil.”

Por um lado, o genoma da árvore do chá acabou por ser muito maior do que o inicialmente esperado. Com 3,02 bilhões de pares de bases de comprimento, o genoma da árvore do chá é mais de quatro vezes o tamanho do genoma da planta do café e muito maior do que a maioria das espécies de plantas seqüenciadas. Para complicar ainda mais a situação, muitos desses genes são duplicados ou quase duplicados. Genomas inteiros são muito longos para sequenciar em uma única peça, então, em vez disso, os cientistas precisam copiar milhares e milhares de fragmentos de genoma, sequenciá-los e identificar sequências sobrepostas que aparecem em múltiplos fragmentos. Esses sites de sobreposição se tornam postagens de sinal para alinhar os fragmentos na ordem correta. No entanto, quando o próprio genoma contém sequências repetidas centenas ou milhares de vezes, essas sobreposições desaparecem na multidão de repetições; isto’

Tudo dito, mesmo com o seqüenciamento moderno, a montagem do genoma levou a equipe ao longo de 5 anos.

E, ainda assim, há mais trabalho a fazer, tanto em termos de checagem dupla do genoma quanto em termos de sequenciamento de diferentes variedades de árvores de chá de todo o mundo. “Juntamente com a construção de mapas genéticos e novas tecnologias de sequenciamento, estamos trabalhando em um genoma atualizado da árvore do chá que investigará alguns dos sabores”, diz Gao. “Vamos ver a variação do número de cópias genéticas para ver como elas afetam as propriedades do chá, como o sabor. Queremos obter um mapa da variação da árvore do chá e responder como ela foi domesticada, cultivada e dispersa em diferentes continentes do mundo”.

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