Um número relativamente pequeno de regiões genéticas parece controlar grande parte da variação nos principais canabinoides e monoterpenos encontrados na maconha, de acordo com um novo estudo em pré-publicação.
Pesquisadores da Southern Cross University, da Agriculture Victoria e da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth da Austrália identificaram uma região principal do genoma da maconha associada a quatro canabinoides e outra ligada a seis monoterpenos proeminentes.
As descobertas oferecem novos conhecimentos sobre por que as plantas de maconha produzem diferentes perfis químicos e podem, eventualmente, apoiar um melhoramento genético mais preciso de variedades com características específicas de canabinoides e terpenos.
Os canabinoides, como o THC e o CBD, são os principais responsáveis pelos efeitos farmacológicos da maconha, enquanto os terpenos contribuem para o aroma, o sabor e outras características sensoriais da planta. Embora as vias metabólicas que as plantas utilizam para produzir esses compostos sejam relativamente bem compreendidas, os pesquisadores afirmam que o conhecimento sobre a variação genética que controla suas concentrações ainda é limitado.
Para investigar esse controle genético, os pesquisadores cruzaram duas variedades nativas de Cannabis sativa quimicamente e geneticamente distintas. Uma das plantas parentais, IPK_CAN_36, era uma planta do Tipo I com predominância de THC, enquanto a outra, IPK_CAN_57, era uma planta do Tipo III com predominância de CBD.
As duas plantas também apresentaram perfis de terpenos substancialmente diferentes. A planta parental com predominância de THC tinha concentrações mais elevadas de mirceno e limoneno, mas não continha níveis detectáveis de alfa-terpinoleno, alfa-terpineno ou gama-terpineno. A planta parental com predominância de CBD produziu concentrações mais elevadas de vários outros monoterpenos.
Os pesquisadores utilizaram o cruzamento para criar uma população F2, ou seja, uma segunda geração de plantas produzida a partir do cruzamento original. Eles propagaram clonalmente 155 plantas fêmeas e analisaram o material floral maduro cultivado em duas condições contrastantes: um ambiente interno controlado e uma estufa externa sombreada.
As plantas foram testadas para seis canabinoides e 10 terpenos. Em seguida, os pesquisadores realizaram o mapeamento de loci de características quantitativas, ou QTL, que identifica porções do genoma associadas a características mensuráveis, como a concentração de um determinado canabinoide.
As plantas cultivadas ao ar livre geralmente apresentaram maior variação no conteúdo de canabinoides e terpenos. As plantas cultivadas ao ar livre apresentaram níveis medianos mais elevados de ácido canabidiólico (CBDA) e ácido canabicromênico (CBCA), enquanto as plantas cultivadas em ambientes fechados apresentaram níveis medianos mais elevados de ácido canabigerólico (CBGA) e, em menor grau, de ácido tetraidrocanabinólico (THCA).
Apesar dessas diferenças ambientais, as principais descobertas genéticas do estudo permaneceram consistentes em ambas as condições de cultivo. Os pesquisadores afirmaram que essa estabilidade aumentou a confiança de que as regiões identificadas exercem um forte controle genético sobre a produção de canabinoides e monoterpenos, em vez de simplesmente refletirem diferenças nas condições de cultivo.
Para quatro canabinoides principais, CBDA, THCA, CBGA e ácido tetraidrocanabivarínico (THCVA), os pesquisadores identificaram um único QTL para cada característica dentro da mesma região do cromossomo 7.
A região do cromossomo 7 explicou aproximadamente 60% da variação nas concentrações de THCA e CBDA e cerca de 36% da variação em CBGA e THCVA. A mesma região foi detectada usando dados de plantas cultivadas tanto em ambientes internos quanto externos.
Essa porção do cromossomo 7 se sobrepõe a um conjunto de genes da sintase de canabinoides, que produzem enzimas responsáveis por converter compostos precursores em canabinoides como o THCA e o CBDA.
A análise da expressão gênica dos tricomas glandulares produtores de resina também revelou diferenças acentuadas entre as plantas parentais. Um gene da sintase de CBDA apresentou alta expressão na planta parental dominante em CBD, mas níveis de expressão mais de 360 vezes menores na planta parental dominante em THC. Um gene semelhante ao THCA, por sua vez, apresentou níveis de expressão substancialmente mais elevados na planta dominante em THC.
Os pesquisadores afirmaram que as diferenças na atividade da THCA sintase e da CBDA sintase dentro da região podem explicar a variação nos níveis de THCA, CBDA e CBGA. O CBGA serve como precursor utilizado pela planta para produzir tanto THCA quanto CBDA.
A principal exceção foi o CBCA. Em vez de estar associado principalmente ao agrupamento do cromossomo 7, a variação no CBCA foi relacionada a regiões nos cromossomos 3, 4 e 9. Juntas, essas regiões explicaram cerca de 42% da variação nas concentrações de CBCA.
Uma descoberta igualmente importante envolveu os monoterpenos.
Os pesquisadores identificaram um importante agrupamento de QTL no cromossomo 5 associado a alfa-pineno, beta-pineno, alfa-terpineno, alfa-terpinoleno, gama-terpineno e limoneno. A região foi consistentemente associada a todos os seis compostos em ambos os ambientes de cultivo.
Dependendo do terpeno, os QTLs do cromossomo 5 explicaram entre 47% e 66% da variação observada. Um QTL principal para o mirceno foi localizado nas proximidades e explicou aproximadamente 43% da variação desse composto.
A região do cromossomo 5 continha múltiplos genes de terpeno sintase, vários dos quais eram expressos em níveis muito mais elevados na planta parental com predominância de CBD. Os pesquisadores identificaram possíveis genes candidatos responsáveis pelas diferenças na produção de alfa-pineno, mirceno, alfa-terpineno, gama-terpineno e alfa-terpinoleno.
Plantas que herdaram duas cópias do marcador do cromossomo 5 do progenitor dominante em THC não apresentaram níveis detectáveis de alfa-terpineno, alfa-terpinoleno e gama-terpineno. Plantas com pelo menos uma cópia do marcador do progenitor dominante em CBD produziram concentrações mais elevadas desses compostos, sugerindo que a versão herdada da região teve grande influência na presença dos terpenos.
O controle genético dos sesquiterpenos mostrou-se consideravelmente mais complexo.
Os QTLs associados ao beta-cariofileno, farneseno e humuleno estavam dispersos por cinco cromossomos e, em geral, apresentavam efeitos menores. Também se mostraram menos estáveis entre os ambientes interno e externo.
Os pesquisadores observaram que os sesquiterpenos podem ser mais difíceis de mapear porque se acumulam no início do desenvolvimento da flor e podem volatilizar antes da colheita. Medir esses compostos mais cedo no desenvolvimento da planta poderia melhorar a precisão de estudos futuros.
De modo geral, as descobertas sugerem que os cultivadores podem se concentrar em um número limitado de regiões genômicas principais ao desenvolver plantas com perfis específicos de canabinoides ou monoterpenos. No entanto, os resultados vieram de uma única população criada a partir de duas variedades parentais nativas, o que significa que pesquisas adicionais envolvendo uma gama mais ampla de genética da maconha serão necessárias para determinar a abrangência da aplicação das descobertas.
“Em conclusão, descobrimos que, em nossa população derivada da variedade nativa Tipo I IPK_CAN_36 e da variedade nativa Tipo III IPK_CAN_57, quatro canabinoides principais foram controlados por um único cluster multi-QTL principal no cromossomo 7 e seis monoterpenos principais foram controlados por um único cluster multi-QTL principal no cromossomo 5”, disseram os pesquisadores.
O estudo foi cofinanciado pela Southern Cross University e pela Cymra Life Sciences.
Referência de texto: The Marijuana Herald
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