[CAFÉ BIOTECNOLOGIA] IAC recorre à tesoura genética para desenvolver café sem cafeína
[CAFÉ BIOTECNOLOGIA] IAC recorre à tesoura genética para desenvolver café sem cafeína
NPOP-IAC Café está relacionado ao desenvolvimento de cultivares naturalmente sem cafeína - totalmente desprovidos de cafeína ou com baixíssimos índices
Na área de café, a pesquisa dentro do Núcleo de Pesquisa Orientado a Problemas - SP (NPOP-IAC) é direcionada ao desenvolvimento de uma cultivar de café tipo arábica sem cafeína. A equipe propôs um método alternativo de obtenção de uma cultivar naturalmente desprovida de cafeína. Esse método é o de edição genômica, com o uso da metodologia CRISPR/Cas9, que consiste no silenciamento do gene responsável pela síntese de cafeína nas plantas. "Essa tecnologia será adotada para bloquear a síntese de cafeína em uma variedade comercial, que já reúne atributos agronômicos e industriais desejáveis", explica o pesquisador do IAC, Oliveiro Guerreiro Filho.
Ao invés de transferir esta característica de cafeeiros silvestres, não cultivados, para uma variedade produtiva e resistente, a equipe irá trabalhar em uma variedade comercial, já dotada de boas características e, por meio da edição genômica, bloquear nela a síntese da cafeína. "Isso é fazer edição genômica, é como se, ao editar um texto, o DNA equivalesse a uma frase e dentro desta frase fosse alterada uma letra", simplifica.
Segundo Guerreiro, há dois caminhos que levam ao mesmo resultado: um deles é o melhoramento genético clássico, que requer de 25 a 30 anos para obter resultados; e o outro é a edição genômica. Este novo método serve para resolver diversos problemas existentes nas diferentes espécies cultivadas e de interesse econômico. "Neste caso, a tecnologia será usada para atribuir baixo índice de cafeína a uma cultivar de café; é como se houvesse um interruptor capaz de desligar o gene que produz cafeína", explica.
Como isso funciona: existe um determinado gene que é responsável pela síntese da cafeína, chamado gene da cafeína sintase - ele transforma a teobromina em cafeína nas plantas. "Quando nós editamos esse gene, mudamos o código genético, ele deixa de sintetizar a cafeína, deixa de transformar a teobromina em cafeína nos grãos, e a planta deixa de produzir cafeína", explica Guerreiro. Não existe no mercado um café naturalmente descafeinado. A maior parte do café descafeinado presente no mercado é obtida por meio de processos químicos, que alteram também o aroma e o sabor da bebida.
"Nossa proposta é usar a edição genômica em cultivares comerciais com o objetivo de obter plantas com grãos desprovidos de cafeína, como uma estratégia alternativa à seleção clássica, também conduzida pelo IAC. Partindo de uma cultivar comercial, produtiva, vigorosa, resistente a pragas e doenças e que receberá o gene que atribui a característica aos grãos naturalmente desprovidos de cafeína", detalha.
O pesquisador explica que essa mesma tecnologia se desdobra e poderá ser usada para obter, por exemplo, cultivares resistentes à determinada praga ou doença. Estima-se que em cinco anos a equipe terá a planta de café editada com baixo índice de cafeína. A partir desse resultado terá início uma nova etapa da pesquisa com avaliações de plantas editadas em casa de vegetação e campo. Ciência é trajetória de longo prazo, ainda que os avanços viabilizem atalhos.
10% do café consumido mundialmente são descafeinados
O café reúne fãs pelo mundo. Mas nem todo consumidor lida bem com a cafeína, fato que levou ao crescimento do mercado de café descafeinado. Cerca de 10% do café consumido mundialmente têm essa característica. A expansão de cafés especiais também ampliou a demanda pela bebida com baixo teor de cafeína. Mas o desenvolvimento de uma cultivar de café arábica naturalmente desprovida de cafeína é uma demanda antiga. No entanto, a "ausência de cafeína" nos grãos havia sido relatada apenas em espécies de cafeeiros não cultivadas, endêmicas de Madagascar, e a ciência brasileira não tinha acesso a estes recursos genéticos. É o que conta o pesquisador do IAC, Oliveiro Guerreiro Filho.
Sem ter como transferir esta característica para o café arábica, por falta de acesso às espécies Malgaxes, foi necessário garimpar exaustivamente no banco de germoplasma do IAC, em Campinas, plantas com essa característica. A busca, liderada pela pesquisadora do IAC, Maria Bernadete Silvarolla, deu resultado e, em 2003, pesquisadores do Instituto encontraram na coleção de cafeeiros café arábica, originária da Etiópia, plantas com ‘baixo teor de cafeína’. Essa descoberta facilitaria a transferência da característica desejada, já que é mais fácil transferir genes, por meio de cruzamentos, entre plantas de uma mesma espécie. A conquista foi veiculada pela revista Nature, publicação de divulgação científica mais citada do mundo.
A partir dessa descoberta, o desenvolvimento de uma variedade de café naturalmente com baixo teor de cafeína seria feito pelo método clássico de melhoramento genético, isto é, com hibridações e seleções sucessivas. Com essa estratégia, os cientistas transferem os genes das plantas e selecionam os descendentes com as características desejadas.
Esse método tradicional de seleção vem sendo conduzido no IAC desde 2003/2004, pois embora pertencentes à mesma espécie, os cafeeiros originais identificados com baixa cafeína não reuniam o perfil comercial necessário para serem imediatamente cultivados, apresentando baixa produtividade e vigor vegetativo, além de serem suscetíveis a doenças e pragas, com a maior parte de nossas cultivares. "A ideia então foi aproveitar somente a característica de interesse e transferi-la para uma variedade mais produtiva e com boa qualidade de bebida", explica Guerreiro.
O longo período de seleção de uma cultivar de café se explica por algumas particularidades relacionadas à natureza perene da espécie e à necessidade de avaliação das gerações mais avançadas em ambientes distintos. "A nova cultivar deve ser estável, ou seja, sempre do mesmo jeito, em qualquer ambiente cultivado", explica Guerreiro.
Cerca de 90% do parque cafeeiro brasileiro de café arábica são compostos por cultivares desenvolvidas pelo Instituto Agronômico. O Estado de São Paulo é o maior consumidor, processador e exportador do Brasil, que é o maior produtor mundial de café. O setor cafeeiro nacional movimenta o valor bruto de produção de R$ 25 bilhões, por ano. Os principais desafios são a qualidade da bebida, o mercado de cafés especiais e a sustentabilidade da produção.
Ao invés de transferir esta característica de cafeeiros silvestres, não cultivados, para uma variedade produtiva e resistente, a equipe irá trabalhar em uma variedade comercial, já dotada de boas características e, por meio da edição genômica, bloquear nela a síntese da cafeína. "Isso é fazer edição genômica, é como se, ao editar um texto, o DNA equivalesse a uma frase e dentro desta frase fosse alterada uma letra", simplifica.
Segundo Guerreiro, há dois caminhos que levam ao mesmo resultado: um deles é o melhoramento genético clássico, que requer de 25 a 30 anos para obter resultados; e o outro é a edição genômica. Este novo método serve para resolver diversos problemas existentes nas diferentes espécies cultivadas e de interesse econômico. "Neste caso, a tecnologia será usada para atribuir baixo índice de cafeína a uma cultivar de café; é como se houvesse um interruptor capaz de desligar o gene que produz cafeína", explica.
Como isso funciona: existe um determinado gene que é responsável pela síntese da cafeína, chamado gene da cafeína sintase - ele transforma a teobromina em cafeína nas plantas. "Quando nós editamos esse gene, mudamos o código genético, ele deixa de sintetizar a cafeína, deixa de transformar a teobromina em cafeína nos grãos, e a planta deixa de produzir cafeína", explica Guerreiro. Não existe no mercado um café naturalmente descafeinado. A maior parte do café descafeinado presente no mercado é obtida por meio de processos químicos, que alteram também o aroma e o sabor da bebida.
"Nossa proposta é usar a edição genômica em cultivares comerciais com o objetivo de obter plantas com grãos desprovidos de cafeína, como uma estratégia alternativa à seleção clássica, também conduzida pelo IAC. Partindo de uma cultivar comercial, produtiva, vigorosa, resistente a pragas e doenças e que receberá o gene que atribui a característica aos grãos naturalmente desprovidos de cafeína", detalha.
O pesquisador explica que essa mesma tecnologia se desdobra e poderá ser usada para obter, por exemplo, cultivares resistentes à determinada praga ou doença. Estima-se que em cinco anos a equipe terá a planta de café editada com baixo índice de cafeína. A partir desse resultado terá início uma nova etapa da pesquisa com avaliações de plantas editadas em casa de vegetação e campo. Ciência é trajetória de longo prazo, ainda que os avanços viabilizem atalhos.
10% do café consumido mundialmente são descafeinados
O café reúne fãs pelo mundo. Mas nem todo consumidor lida bem com a cafeína, fato que levou ao crescimento do mercado de café descafeinado. Cerca de 10% do café consumido mundialmente têm essa característica. A expansão de cafés especiais também ampliou a demanda pela bebida com baixo teor de cafeína. Mas o desenvolvimento de uma cultivar de café arábica naturalmente desprovida de cafeína é uma demanda antiga. No entanto, a "ausência de cafeína" nos grãos havia sido relatada apenas em espécies de cafeeiros não cultivadas, endêmicas de Madagascar, e a ciência brasileira não tinha acesso a estes recursos genéticos. É o que conta o pesquisador do IAC, Oliveiro Guerreiro Filho.
Sem ter como transferir esta característica para o café arábica, por falta de acesso às espécies Malgaxes, foi necessário garimpar exaustivamente no banco de germoplasma do IAC, em Campinas, plantas com essa característica. A busca, liderada pela pesquisadora do IAC, Maria Bernadete Silvarolla, deu resultado e, em 2003, pesquisadores do Instituto encontraram na coleção de cafeeiros café arábica, originária da Etiópia, plantas com ‘baixo teor de cafeína’. Essa descoberta facilitaria a transferência da característica desejada, já que é mais fácil transferir genes, por meio de cruzamentos, entre plantas de uma mesma espécie. A conquista foi veiculada pela revista Nature, publicação de divulgação científica mais citada do mundo.
A partir dessa descoberta, o desenvolvimento de uma variedade de café naturalmente com baixo teor de cafeína seria feito pelo método clássico de melhoramento genético, isto é, com hibridações e seleções sucessivas. Com essa estratégia, os cientistas transferem os genes das plantas e selecionam os descendentes com as características desejadas.
Esse método tradicional de seleção vem sendo conduzido no IAC desde 2003/2004, pois embora pertencentes à mesma espécie, os cafeeiros originais identificados com baixa cafeína não reuniam o perfil comercial necessário para serem imediatamente cultivados, apresentando baixa produtividade e vigor vegetativo, além de serem suscetíveis a doenças e pragas, com a maior parte de nossas cultivares. "A ideia então foi aproveitar somente a característica de interesse e transferi-la para uma variedade mais produtiva e com boa qualidade de bebida", explica Guerreiro.
O longo período de seleção de uma cultivar de café se explica por algumas particularidades relacionadas à natureza perene da espécie e à necessidade de avaliação das gerações mais avançadas em ambientes distintos. "A nova cultivar deve ser estável, ou seja, sempre do mesmo jeito, em qualquer ambiente cultivado", explica Guerreiro.
Cerca de 90% do parque cafeeiro brasileiro de café arábica são compostos por cultivares desenvolvidas pelo Instituto Agronômico. O Estado de São Paulo é o maior consumidor, processador e exportador do Brasil, que é o maior produtor mundial de café. O setor cafeeiro nacional movimenta o valor bruto de produção de R$ 25 bilhões, por ano. Os principais desafios são a qualidade da bebida, o mercado de cafés especiais e a sustentabilidade da produção.
Confira os cafés descafeinados da Café Especial Brasil
Fonte: Revista Cafeicultura
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