VinUni planeja sequenciar 1.000 genomas de arroz vietnamita para apoiar o melhoramento genético resiliente ao clima

Um mapa genético da diversidade do arroz vietnamita

O Instituto de Pesquisa em Big Data da Universidade VinUni (VIBD) apresentou o VN1K-RICE, um projeto para sequenciar os genomas completos de 1.000 amostras de arroz vietnamita, começando por uma coleção central de 150. Os pesquisadores planejam combinar as informações genéticas com avaliações em três regiões ecológicas para ajudar a identificar variedades de arroz adequadas à seca, a solos salinos, ao calor e a inundações, além de estudar a qualidade dos grãos e as emissões de gases de efeito estufa.

Apresentado no Simpósio Internacional sobre Aplicações da Tecnologia Genética na Agricultura, SAGA 2026, o projeto faz parte do programa de pesquisa AgriOmics-AI do VIBD para o período de 2026 a 2030. Entre os resultados previstos estão um banco de dados de genomas de arroz, genomas de referência de alta qualidade para variedades tradicionais vietnamitas e informações sobre a atividade dos genes.

A pesquisa reúne dois tipos de evidência: o que está registrado no DNA de uma planta e o desempenho real dessa planta. A conexão entre eles pode ajudar melhoristas a selecionar materiais úteis nas coleções vietnamitas de arroz tradicional e silvestre, incluindo plantas com características valiosas para o cultivo em condições difíceis.

O professor Vu Ha Van, diretor científico do VIBD, lidera o VN1K-RICE. O professor Robert Henry, diretor fundador da Aliança de Queensland para Inovação Agrícola e Alimentar da Universidade de Queensland, na Austrália, e professor afiliado da VinUni, é um dos codiretores do projeto.

Por que começar com 150 amostras?

As 150 amostras iniciais representam 15% da coleção planejada de 1.000. Os pesquisadores começarão por esse grupo central antes de ampliar o trabalho de sequenciamento. A seleção abrange arroz de terras baixas irrigadas, arroz de terras altas, áreas costeiras salinas e terras afetadas por inundações de maré, além de amostras de arroz silvestre.

Esses ambientes são importantes porque as plantas de arroz enfrentam diferentes pressões em cada um deles. Uma variedade que cresce em uma área costeira salina pode ter características úteis diferentes das encontradas no arroz de terras altas. A coleta nesses ambientes permite que os pesquisadores examinem uma gama mais ampla da diversidade do arroz vietnamita.

O projeto vai sequenciar genomas completos, ou seja, o conjunto integral de instruções genéticas contidas no DNA de cada amostra. As diferenças nessas instruções ajudam a determinar características como o aroma dos grãos, sua pegajosidade, a resistência a doenças e a tolerância ao estresse ambiental.

As 1.000 amostras são a meta de sequenciamento do projeto. O trabalho começa com a coleção central, menor, permitindo que a pesquisa se amplie a partir de um grupo inicial definido, em vez de tratar toda a coleção como uma única etapa inicial.

Incorporando coleções de arroz preservadas à pesquisa

As coleções vietnamitas de arroz tradicional e silvestre são mantidas por instituições como o Centro de Recursos Vegetais, o Instituto de Pesquisa do Arroz do Delta do Cuu Long, a Universidade de Can Tho e a Universidade Nacional de Agricultura do Vietnã. Essas coleções preservam materiais que os cientistas podem estudar e usar no melhoramento genético.

A maioria dessas variedades de arroz ainda não teve seu genoma completo sequenciado. O Vietnã também não dispõe de uma infraestrutura nacional de dados genômicos, o que limita a capacidade dos pesquisadores de identificar diferenças genéticas úteis e trabalhar com elas em várias coleções.

O VN1K-RICE busca conectar esse material preservado a dados que os pesquisadores possam analisar e compartilhar. Assim, uma amostra de sementes armazenada poderá ser estudada junto com o registro de seu DNA e as medições das características da planta. Isso facilita a busca por materiais promissores, como variedades que combinem grãos de qualidade desejável com tolerância à salinidade.

O projeto está sendo desenvolvido com instituições nacionais que mantêm recursos genéticos e com parceiros internacionais. Suas metas de melhoramento também estão ligadas à estratégia de desenvolvimento do setor de arroz do Vietnã até 2030, com visão para 2050, sobretudo na busca por qualidade, adaptação climática e redução de emissões.

O comunicado oficial da VinUniversity cita as quatro instituições que mantêm as coleções, confirma a colaboração com detentores nacionais de recursos genéticos e parceiros internacionais e relaciona a infraestrutura nacional de dados genômicos planejada para o projeto à estratégia. O texto também descreve a participação de ministérios, institutos de pesquisa, universidades e representantes locais de diferentes partes do Vietnã, além de especialistas internacionais.

Por que os genomas de referência vietnamitas são importantes

Um genoma de referência é uma sequência genética detalhada usada como guia de comparação. Os pesquisadores comparam outros genomas de arroz com ela para localizar diferenças e investigar quais podem estar relacionadas a características úteis.

O VN1K-RICE planeja criar genomas de referência específicos para o arroz tradicional vietnamita. Referências estreitamente relacionadas às plantas estudadas podem ajudar os pesquisadores a examinar o material genético local com mais precisão e identificar regiões que merecem investigação.

Robert Henry, codiretor do projeto e diretor fundador da Aliança de Queensland para Inovação Agrícola e Alimentar, explicou por que a equipe quer referências que representem a diversidade local. Em declarações traduzidas do vietnamita, ele afirmou:

Um único genoma não pode representar toda a diversidade genética de uma espécie. Os cientistas precisam de genomas de referência que sejam estreitamente relacionados ao material estudado.

Para os melhoristas vietnamitas, o benefício prático seria contar com uma estrutura de comparação baseada em arroz mais próximo do material usado em suas pesquisas. Os genomas de referência planejados e a coleção mais ampla de 1.000 sequências cumprem funções relacionadas: oferecer guias detalhados para comparação e um registro mais abrangente das diferenças entre as amostras.

Avaliar o significado do DNA no campo

A equipe planeja combinar as sequências genômicas com avaliações das características do arroz em três regiões ecológicas. As medições abrangem qualidade alimentar, nutrição, estresse ambiental, resistência a doenças e emissões de gases de efeito estufa durante o cultivo.

Para avaliar a qualidade dos grãos, os pesquisadores vão examinar a pegajosidade e o aroma, além do teor de micronutrientes e proteínas. Quanto às condições de cultivo, avaliarão a tolerância à seca, à salinidade, ao calor e a inundações. A resistência a doenças comuns do arroz também faz parte do trabalho planejado.

Uma característica é simplesmente algo que pode ser observado ou medido. Ao comparar características com diferenças no DNA em toda a coleção, os cientistas podem buscar regiões genéticas associadas a um resultado específico, como maior tolerância à salinidade ou um aroma característico.

As medições de campo são essenciais nesse processo. Elas conectam uma sequência genética ao desempenho que importa para os melhoristas: como a planta cresce sob estresse, quais são as características de seus grãos e quanto gás de efeito estufa é liberado durante o cultivo.

O estudo das emissões acrescenta outra meta de seleção às de qualidade dos grãos e resiliência. Os pesquisadores pretendem investigar regiões genéticas que possam contribuir para a redução das emissões, examinando a relação entre o DNA e as medições feitas durante o cultivo.

Como as informações genéticas podem orientar o melhoramento

Os melhoristas poderão usar os resultados do projeto para rastrear diferenças úteis no DNA do material de arroz antes de escolher plantas para cruzamentos. Por exemplo, uma variedade tradicional com alta tolerância à salinidade pode fornecer material genético para o desenvolvimento de arroz adequado a áreas salinas.

Uma variedade com aroma valorizado ou grãos de características distintas pode fornecer material para aprimorar o arroz já cultivado. A análise de DNA ajudaria os pesquisadores a identificar plantas com as características que querem investigar, em conjunto com o melhoramento e a avaliação ao longo de gerações sucessivas.

O projeto também pretende desenvolver linhagens quase isogênicas. São linhagens de arroz com praticamente o mesmo fundo genético, mas que diferem em uma região-alvo específica. Compará-las ajuda os pesquisadores a testar o papel dessa região, mantendo semelhante grande parte do restante da composição genética da planta.

Essas linhagens permitem investigar um gene promissor de forma mais direcionada. Se plantas com fundos genéticos muito semelhantes diferirem em uma característica medida, os cientistas poderão estudar a região-alvo com mais detalhes e avaliar sua utilidade para o melhoramento.

Os marcadores de DNA são outra aplicação prevista. Um marcador é uma característica identificável em uma sequência de DNA que os pesquisadores podem rastrear. Os marcadores podem ajudar a identificar, selecionar e verificar variedades de arroz com características valiosas, tornando o banco de dados genômicos útil para além do trabalho inicial de sequenciamento.

Ferramentas de IA e um banco de dados de uso compartilhado

A inteligência artificial ajudará a processar o grande volume de dados genéticos, buscar relações entre genes e características, prever funções gênicas e identificar linhas de pesquisa promissoras. A meta é transformar as sequências em informações que orientem novos experimentos e decisões de melhoramento.

O comunicado oficial especifica o uso de modelos de linguagem genômicos para anotação de genes e previsão de sequência para fenótipo: identificar funções gênicas e prever características das plantas a partir de sequências genéticas.

O projeto também prevê produzir dados sobre a atividade dos genes. As sequências genômicas registram instruções genéticas; os dados de atividade gênica ajudam os pesquisadores a examinar como essas instruções estão sendo usadas. Reunir esses tipos de informação pode ampliar as formas de investigar as características medidas nas plantas de arroz.

De acordo com a proposta do projeto descrita no comunicado, os resultados planejados incluem dados genômicos de 1.000 variedades de arroz, um genoma de referência de alta qualidade para o arroz tradicional e dados transcriptômicos, ou de RNA-seq, para apoiar a anotação de genes. Essas informações serão combinadas com dados sobre características das plantas e o ambiente em um banco de dados nacional de polimorfismos de nucleotídeo único, ou SNPs. Os pesquisadores usarão esse recurso para catalogar regiões genéticas e genes candidatos associados à qualidade dos grãos, à tolerância ao estresse e a baixas emissões.

O VIBD planeja disponibilizar o banco de dados genômicos e as ferramentas de IA à comunidade de pesquisa. O acesso compartilhado permitirá que outros grupos usem a coleção, comparem resultados e ampliem o trabalho com materiais adicionais.

Vu Ha Van, diretor científico do VIBD e cientista que lidera o VN1K-RICE, descreveu esse objetivo de colaboração. Em declarações traduzidas do vietnamita, ele afirmou:

Um genoma de referência ou um banco de dados de SNPs só tem valor real quando muitos grupos de pesquisa o utilizam e ampliam. Por isso, estamos desenvolvendo o VN1K-RICE em conjunto com instituições que mantêm recursos genéticos no Vietnã e parceiros internacionais.

SNPs são diferenças em posições individuais de uma sequência de DNA. Um banco de dados dessas diferenças oferece pontos identificáveis para comparar plantas, ajudando os pesquisadores a investigar a diversidade e rastrear características genéticas associadas a determinados traços.

O que está previsto até 2030?

O AgriOmics-AI, programa mais amplo do qual o VN1K-RICE faz parte, vai de 2026 a 2030. Ele combina genômica e IA para estudar, conservar e utilizar os recursos genéticos nativos do Vietnã em cultivos agrícolas, pecuária, aquicultura e microrganismos benéficos.

Dentro desse programa, o VN1K-RICE tem uma sequência de trabalho definida: começar com 150 amostras centrais de arroz, avançar em direção a 1.000, criar genomas de referência e conectar dados genéticos a características medidas. Entre os produtos esperados estão a coleção de sequências, genomas de referência e dados sobre a atividade dos genes.

O comunicado não informa uma data específica para a conclusão do projeto de arroz, a abertura do banco de dados ou o lançamento de novas variedades. Também não apresenta um cronograma para a divulgação dos dados de atividade gênica ou das ferramentas de IA. O trabalho prático imediato se concentra na criação de ferramentas e evidências de pesquisa que possam ser usadas por programas de melhoramento.

Para a agricultura, o benefício pretendido é permitir uma seleção mais bem informada de materiais de arroz: encontrar tolerância útil à salinidade, preservar características valorizadas dos grãos e investigar opções para reduzir as emissões. O avanço dependerá da conexão entre os resultados do DNA e o desempenho das plantas avaliadas no projeto.

Principais pontos

• O VIBD, da VinUni, planeja sequenciar 1.000 amostras de arroz vietnamita, começando por 150, ou 15% da meta.
• A coleção abrange vários ambientes de cultivo e inclui arroz silvestre.
• Os pesquisadores vão criar genomas de referência para o arroz tradicional vietnamita e avaliar características das plantas em três regiões ecológicas.
• As medições incluirão qualidade dos grãos, nutrição, tolerância ao estresse, resistência a doenças e emissões de gases de efeito estufa.
• As ferramentas previstas incluem um banco de dados genômicos acessível, ferramentas de IA, marcadores de DNA e linhagens de arroz para testar regiões genéticas-alvo.
• Os dados previstos incluem informações de RNA-seq sobre a atividade dos genes e um banco de dados nacional de SNPs que reunirá informações genéticas, sobre as características das plantas e ambientais; não há cronograma definido para a divulgação dos dados, do banco de dados ou das ferramentas de IA.
• O VN1K-RICE faz parte do programa AgriOmics-AI para o período de 2026 a 2030.