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).
