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Batata-doce biofortificada: do desenvolvimento de novas cultivares ao consumidor

por: Professor Pablo Forlan Vargas, for English version click here

Foto por Bianca Santos Matinata

Ainda há no Brasil bolsões onde a hipovitaminose A é um grave problema de saúde pública, que pode levar a uma série de doenças, tais como síndrome ocular denominada xeroftalmia (que pode levar a cegueira), afeta negativamente o sistema imunológico e em crianças provoca o déficit de crescimento, baixo desempenho cognitivo e aumento da gravidade de infecções.

Assim, visando contribuir com o suprimento adequado de vitamina A, a Unesp iniciou em 2017 um pioneiro programa de melhoramento genético de batata-doce, com foco em biofortificação com betacaroteno, precursor da vitamina A.

A primeira etapa do projeto teve como meta introduzir genótipos de batata-doce de polpa alaranjada e selecionar aqueles com melhor desempenho agronômico aliado a altos teores de betacaroteno. Esse processo de seleção de genótipos superiores ocorreu por dois ciclos de seleção e em três regiões do estado de São Paulo (clique nas imagens para vê-las em tamanho real).

De um conjunto de mais de mil genótipos, foram selecionados para a segunda etapa 24 genótipos, que possuíam boas características agronômicas e altos teores de betacaroteno. Novos campos de seleção foram instalados em três localidades do estado de São Paulo e em três épocas de cultivo, assim, foi possível verificar a adaptabilidade e estabilidade desses genótipos nas diferentes condições adafoclimáticas de cultivo. Adicionalmente, foi realizado uma análise sensorial das raízes cozidas, a fim de verificar a aceitação por parte dos consumidores.

Identificados genótipos promissores que poderão, num futuro próximo, serem lançados como cultivares Unesp, foi realizado a introdução desses genótipos em dois grupos da população, a fim de iniciar o processo de promoção do consumo e cultivo da batata-doce biofortificada.

A primeira ação de introdução ocorreu no Quilombo Peropava, localizado no município de Registro (SP). Na oportunidade, foram apresentadas aos moradores do quilombo as características dessa hortaliça, bem como seus benefícios a saúde humana. Diferentes formas de consumo foram preparadas e degustadas pelos presentes. Também houve o plantio de mudas de batata-doce biofortificada visando à contínua disponibilidade de raízes aos moradores do quilombo.

Em Tapiraí (SP), na Associação Rural Comunitária de Promoção Humana e Proteção à Natureza, em parceria com o “Legado das Águas – Reserva Votorantimfoi realizado plantio de diferentes genótipos de batata-doce, visando o cultivo com foco comercial, haja vista que os membros dessa associação comercializam seus produtos em feiras livres na região de Sorocaba (SP). Além do plantio e posterior colheita juntamente com os associados, foram transmitidos informações sobre técnicas de cultivo de batata-doce, bem como as características nutricionais da batata-doce biofortificada.

As próximas ações do programa de melhoramento são realizar o lançamento de cultivares de batata-doce biofortificada, com os respectivos Registro e Proteção das cultivares no Ministério de Agricultura, Pecuária e Abastecimento, assim como a disponibilização de propágulos/mudas dessas cultivares biofortificada para a sociedade.

O desenvolvimento deste projeto está sendo realizado com a colaboração do International Potato Center, por meio da pesquisadora associada do projeto Dra. Maria Isabel Andrade, Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas) da FCAV, Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Sistemas de Produção) da FE, FCAVR, CERAT, FAPESP, Prope, Proec e AIUN.

O projeto faz parte das ações da Aliança Global de Pesquisa “BioGATe – Abordagem multidisciplinar da biodiversidade tropical, das moléculas aos ecossistemas” (https://arex.unesp.br/gra/biogate/), coordenado na Unesp/ FCAV, dentro do Projeto Unesp de Internacionalização Unesp – Capes – PrInt.

Fotos por Bianca Santos Matinata

Biofortified sweet potato: from the development of new cultivars to the consumer

by: Professor Pablo Forlan Vargas, originally published in

Photo by Bianca Santos Matinata

There are still areas in Brazil where hypovitaminosis A is a serious public health problem, which can lead to a range of diseases, such as xerophthalmia (which can cause blindness), negatively affect the immune system, and in children, resulting in growth deficits, low cognitive performance, and increased severity of infections.

To contribute to the adequate supply of vitamin A, Unesp started a pioneering genetic improvement program for sweet potatoes in 2017, with a focus on biofortification with beta-carotene, a precursor to vitamin A.

The first stage of the project aimed to introduce genotypes of orange-fleshed sweet potatoes and select those with better agronomic performance combined with high levels of beta-carotene. This process of selecting superior genotypes occurred through two cycles of selection in three regions of the state of São Paulo.

From a set of over a thousand genotypes, 24 were selected for the second stage, which had good agronomic characteristics and high levels of beta-carotene. New selection fields were installed in three locations in São Paulo state and during three planting seasons to verify the adaptability and stability of these genotypes under different environmental conditions. Additionally, sensory analysis of the cooked roots was conducted to verify consumer acceptance.

Promising genotypes were identified that could be launched as Unesp cultivars in the near future. The introduction of these genotypes into two population groups was carried out to initiate the process of promoting the consumption and cultivation of biofortified sweet potatoes.

The first introduction action occurred in Quilombo Peropava, located in the municipality of Registro (SP). The characteristics of this vegetable and its benefits to human health were presented to the residents of the quilombo. Different forms of consumption were prepared and tasted by those present. Biofortified sweet potato seedlings were also planted to ensure a continuous supply of roots to the residents of the quilombo.

In Tapiraí (SP), at the Rural Community Association for Human Promotion and Nature Protection in partnership with “Legado das Águas – Reserva Votorantim, different genotypes of sweet potato were planted with a commercial focus, as the members of this association sell their products in open-air markets in the Sorocaba region (SP). Information on sweet potato cultivation techniques and the nutritional characteristics of biofortified sweet potatoes were transmitted during planting and subsequent harvest with the members of the association.

The next actions of the breeding program are to release biofortified sweet potato cultivars, register and protect them with the Ministry of Agriculture, Livestock, and Supply, as well as provide seedlings of these biofortified cultivars to society.

The development of this project is being carried out with the collaboration of the International Potato Center, through project-associated researcher Dr. Maria Isabel Andrade, the Graduate Program in Agronomy (Genetics and Plant Breeding) of FCAV, the Graduate Program in Agronomy (Production Systems) of FE, FCAVR, CERAT, FAPESP, Prope, Proec, and AIUN.

The project is part of the actions of the Global Research Alliance “BioGATe – Multidisciplinary approach to tropical biodiversity, from molecules to ecosystems” (https://arex.unesp.br/gra/biogate/), coordinated at Unesp/FCAV within the Unesp-Capes-PrInt Internationalization Project.

Photo by Bianca Santos Matinata

Genetic improvement of sweet potato with a focus on biofortification

by: Professor Pablo Forlan Vargas, originally published in here.

CERAT conducts extension activity with biofortified sweet potatoes in Quilombo Peropava.

The UNESP Center for Tropical Roots and Starches, also known as CERAT, initiated a sweet potato genetic improvement program in 2017 with a specific focus on biofortification through beta-carotene, which serves as a precursor to vitamin A. This project has the collaboration of the International Potato Center, through the research of Dr. Maria Isabel Andrade.

Currently, in its final stage, the research project aims to launch new cultivars in the near future. To increase awareness of this social technology, CERAT hosted an extension program from October 20th to 22nd, aiming to introduce biofortified sweet potatoes into people’s diets and cultivation. This event is part of the Thematic Extension Network, specifically the Memory, History, and Scientific Literacy of Life Sciences.

Figure 1. From left to right: cooked biofortified sweet potatoes, juice, biscuits, bread, and pie.

In Quilombo Peropava, located in Registro-SP, CERAT organized an activity targeted towards introducing sweet potatoes into the local diet, with a focus on women (especially those who are pregnant and lactating) and children, who have the greatest demand for vitamin A. The community was presented with various biofortified sweet potato products, including bread, biscuits, pie, pudding, and juice.

Figure 2. Participants of the event and the developed products.

Moreover, a demonstration field was established in the Rural Community Association for Human Promotion and Nature Protection in Tapiraí, showcasing five materials (genotypes intended to be launched as new cultivars). Producer counseling activities were also conducted, covering soil preparation, planting, and cultivation techniques for sweet potato crops. The members were also provided with information on the characteristics of these new materials.

CERAT extends its gratitude to FCAVR of UNESP, Post-Graduate Program in Agronomy (Genetics and Plant Breeding) of UNESP, Interssan of UNESP, Fapesp, and the International Potato Center for their support.

Figure 3. From left to right: opening of the groove and fertilization, planting of the stems, and planted stems.

2021 – COIL Meeting

The meeting was held in nov-dez 2021 and took place in the city of Mérida in Mexico and was attended by professors from the São Paulo State University (UNESP), Florida International University (FIU), and the National Autonomous University of Mexico (UNAM). The objective of the event was to organize the next editions of the Biodiversity Across Ecosystems course.

Digitization of the JABU Herbarium.

The JABU Herbarium of the São Paulo State University – Unesp/FCAV has made its collection available remotely. To access the collection, simply visit the Digital Herbarium. The Herbarium is registered in the Brazilian Network of Herbaria of the Brazilian Botanical Society (SBB) and also in the Index Herbariorum (New York Botanical Garden, USA), making it a nationally and internationally accredited institution.

The JABU Herbarium collection brings together samples of exsiccatae, a bank of tissues in silica gel, and liquid-preserved samples, mainly of angiosperms (flowering plants), totaling approximately 2,000 samples.

Most of the collection consists of exsiccatae, which are dry samples sewn onto cardboard, a simple and effective procedure that has been used for centuries by naturalists. The exsiccatae collected by Charles Darwin (19th century), one of the authors of the theory of evolution, and by Linnaeus (18th century), the father of modern taxonomy (the science of organism classification), are still kept in European herbaria, bearing witness to the travels and studies of these naturalists.

Any work involving plants must have a sample deposited in a herbarium. This material is called a voucher and is required in the publication of scientific studies and also in the presentation of dissertations and theses, being proof of the existence of the plant. Each material deposited in a herbarium can serve for studies of various types, from morphological and classification to biochemical (from these samples it is possible to extract DNA and other molecules) and even historical.

Thanks to samples deposited in a museum such as the herbarium, we can know about the flora that exists today as well as that which has been destroyed: we know about the forest formations or grasslands that existed in Jaboticabal and on the plateau thanks to collections deposited in herbaria.

The deposit of samples is important not only for wild species, but also for cultivars and forms of agronomic and landscape importance. Thus, every biological collection is a heritage of importance not only regionally, but also for humanity, and should be preserved ad aeternum!

The JABU Herbarium collection is currently being digitized and soon the samples will also be available with images – at the moment only textual information is available.

The JABU Herbarium and its collection are integrated into various national and worldwide databases, such as the Brazilian Biodiversity Information System (SiBBr), the speciesLink network, the REFLORA Virtual Herbarium, and the Global Biodiversity Information Facility (GBIF).

In addition to showcasing our university, the most important thing is that the availability of the collection contributes to the democratization of knowledge, with the collection accessible to all people with internet access. But it is important to note that the herbarium is also available in physical form, with visits by appointment possible.

The Herbarium is a public museum and, as such, also plays an important role in education and culture. We regularly receive visits from schools, students, researchers from Brazil and abroad, or even laypeople who are interested in knowing or identifying a species of plant or another.

Thus, everyone is invited to get to know our Herbarium. We are available to receive the entire academic community, as well as to answer any questions.

Sincerely,

JABU Herbarium team

Projeto investiga o genoma de plantas usadas na preparação do chá ayahuasca

Agência FAPESP – Em um projeto apoiado pela FAPESP, cientistas de diversas universidades brasileiras trabalham no sequenciamento genético das plantas usadas no preparo do chá ayahuasca, também conhecido como vegetal ou santo daime.

No Brasil, o chá alterador de consciência é utilizado por povos indígenas e diferentes grupos religiosos. A grande diversidade de usuários explica a pluralidade de nomes pelos quais a bebida é conhecida. Entre os cientistas, padronizou-se o uso do termo ayahuasca – palavra em língua quíchua, usada pelos grupos do Peru, que significa “cipó dos mortos”.

Folhas e frutos de Psychotria viridis. Crédito: Awkipuma/Wikimedia Commons
Embora o chá ayahuasca possa ser preparado de diversas formas, uma das mais comuns, e que é a adotada pelos grupos religiosos, envolve o uso de duas espécies de planta. Segundo essa prática, o cipó Banisteriopsis caapi, também conhecido como jagube ou mariri, e a arbustiva Psychotria viridis, conhecida como chacrona ou rainha, são macerados e submetidos a um cozimento prolongado, que resulta na preparação da bebida.

Os cientistas já sabem que a alteração de consciência é causada principalmente pela ação da dimetiltriptamina (DMT), encontrada nas folhas da chacrona, e de alcaloides presentes no cipó mariri, que prolongam e potencializam o efeito da DMT. O objetivo do projeto é, pela primeira vez, obter um sequenciamento detalhado do genoma de ambas as espécies, o que abre possibilidades para a produção de conhecimento aplicado a partir da flora brasileira.

Uma vez estabelecido o perfil desse genoma, o grupo de pesquisadores quer identificar quais genes da Psychotria viridis estão associados à produção de enzimas responsáveis pelas substâncias psicoativas.

O primeiro produto do projeto foi publicado na revista PeerJ, na forma de um artigo em que os pesquisadores analisaram os genomas organelares da chacrona. Mais precisamente, os genomas da mitocôndria (organela produtora de energia) e do cloroplasto (organela envolvida na fotossíntese) presentes na célula da planta.

Figura 6: Representação circular dos haplótipos I e II do genoma mitocondrial de Psychotria viridis.
DOI:  10.7717/peerj.14114/fig-6

Também está em andamento a análise do genoma nuclear da chacrona e do mariri. Francisco Prosdocimi, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e coordenador do projeto, explica que, em trabalhos de genômica, os genes das organelas são os primeiros a serem montados.

O pesquisador da UFRJ conta com a colaboração de um grupo multidisciplinar que inclui neurocientistas, geneticistas, biólogos moleculares, botânicos e especialistas em sequenciamento genético. Entre eles está o pesquisador Alessandro Varani, da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Jaboticabal.

O trabalho compreende, em um primeiro momento, a interpretação e tratamento dos dados brutos do sequenciamento e, em um segundo momento, a análise e separação dos genes de interesse.

As amostras da chacrona e do cipó mariri sequenciadas no estudo foram coletadas em um núcleo da União do Vegetal, uma das religiões brasileiras que usa o chá e que é parceira no projeto, na floresta da Cantareira, zona norte da cidade de São Paulo. O sequenciamento foi realizado em equipamentos de última geração localizados na Universidade do Arizona, nos Estados Unidos.

“Os nossos próximos passos envolvem a montagem do genoma nuclear, que é o mais importante da célula porque é onde estão os cromossomos e os genes que vão codificar as enzimas que produzem a DMT, na chacrona, e os alcaloides, no mariri. Esse trabalho já está em andamento”, contou Prosdocimi à assessoria de imprensa da Unesp.

Segundo o pesquisador, um dos objetivos é encontrar as vias bioquímicas que produzem DMT, a substância psicoativa presente na chacrona. Atualmente, existe um campo emergente que estuda o uso de psicotrópicos em tratamentos de doenças mentais e o chá ayahuasca também tem sido objeto de investigação. “Entender quais genes estão funcionalmente associados à produção de DMT pode trazer contribuições para essa abordagem”, afirmou.

O artigo The complete organellar genomes of the entheogenic plant Psychotria viridis (Rubiaceae), a main component of the ayahuasca brew pode ser lido em: https://peerj.com/articles/14114/.
 

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.https://agencia.fapesp.br/republicacao_frame?url=https://agencia.fapesp.br/projeto-investiga-o-genoma-de-plantas-usadas-na-preparacao-do-cha-ayahuasca/40512/&utm_source=republish&utm_medium=republish&utm_content=https://agencia.fapesp.br/projeto-investiga-o-genoma-de-plantas-usadas-na-preparacao-do-cha-ayahuasca/40512/