VinUni planeia sequenciar 1.000 genomas de arroz vietnamita para apoiar o melhoramento genético resiliente às alterações climáticas

Um mapa genético da diversidade do arroz do Vietname

O Instituto de Investigação de Big Data da Universidade VinUni (VIBD) apresentou o VN1K-RICE, um projecto para sequenciar os genomas completos de 1.000 amostras de arroz vietnamita, começando por uma colecção nuclear de 150. Os investigadores planeiam combinar a informação genética com avaliações em três regiões ecológicas, para ajudar a identificar variedades de arroz adequadas à seca, aos solos salinos, ao calor e às cheias, estudando também a qualidade do grão e as emissões de gases com efeito de estufa.

Apresentado no Simpósio Internacional sobre Aplicações da Tecnologia Genética na Agricultura, SAGA 2026, o projecto integra o programa de investigação AgriOmics-AI do VIBD para 2026 a 2030. Entre os resultados previstos estão uma base de dados de genomas de arroz, genomas de referência de alta qualidade do arroz tradicional vietnamita e informação sobre a actividade dos genes.

A investigação reúne dois tipos de evidência: o que está inscrito no ADN de uma planta e o seu desempenho efectivo. Estabelecer a ligação entre ambos poderá ajudar os melhoradores a seleccionar material útil das colecções de arroz tradicional e selvagem do Vietname, incluindo plantas com características valiosas para a agricultura em condições difíceis.

O professor Vu Ha Van, director científico do VIBD, lidera o VN1K-RICE. O professor Robert Henry, director fundador da Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation da Universidade de Queensland, na Austrália, e docente associado da VinUni, é colíder do projecto.

Porquê começar com 150 amostras?

As 150 amostras iniciais representam 15% da colecção prevista, de 1.000. Os investigadores começarão por este grupo nuclear antes de alargarem o trabalho de sequenciação. A selecção abrange arroz de terras baixas irrigadas, arroz de sequeiro, zonas costeiras salinas e terrenos afectados por inundações de maré, além de amostras de arroz selvagem.

Estes ambientes são importantes porque as plantas de arroz enfrentam pressões diferentes em cada um deles. Uma variedade cultivada numa zona costeira salina poderá ter características úteis diferentes das encontradas no arroz de sequeiro. A recolha de amostras nestes contextos permite aos investigadores analisar uma parte mais ampla da diversidade do arroz do Vietname.

O projecto irá sequenciar genomas completos, ou seja, o conjunto integral de instruções genéticas contidas no ADN de cada amostra. As diferenças nessas instruções ajudam a determinar características como o aroma e a viscosidade do grão, a resistência a doenças e a tolerância ao stress ambiental.

As 1.000 amostras constituem o objectivo de sequenciação do projecto. O trabalho começa com a colecção nuclear mais pequena, permitindo alargar a investigação a partir de um grupo inicial definido, em vez de tratar toda a colecção como uma única primeira etapa.

Integrar colecções de arroz preservadas na investigação

As colecções de arroz tradicional e selvagem do Vietname são conservadas por instituições como o Centro de Recursos Fitogenéticos, o Instituto de Investigação do Arroz do Delta do Cuu Long, a Universidade de Can Tho e a Universidade Nacional de Agricultura do Vietname. Estas colecções preservam material que os cientistas podem estudar e utilizar no melhoramento genético.

A maioria destas variedades de arroz ainda não teve os genomas completos sequenciados. O Vietname também não dispõe de infra-estruturas nacionais de dados genómicos, o que limita a capacidade dos investigadores para identificar diferenças genéticas úteis e trabalhar com elas em várias colecções.

O VN1K-RICE pretende associar esse material preservado a dados que os investigadores possam analisar e partilhar. Assim, uma amostra de sementes armazenada poderá ser estudada em conjunto com o registo do seu ADN e com medições das características da planta. Isto facilita a procura de material promissor, como arroz que combine uma qualidade desejável do grão com tolerância ao sal.

O projecto está a ser desenvolvido com instituições nacionais que conservam recursos genéticos e com parceiros internacionais. Os seus objectivos de melhoramento também estão relacionados com a estratégia de desenvolvimento do sector do arroz do Vietname até 2030, com visão para 2050, em particular a procura de qualidade, adaptação climática e redução das emissões.

O anúncio oficial da VinUniversity identifica as quatro instituições que conservam as colecções, confirma a colaboração com entidades nacionais detentoras de recursos genéticos e parceiros internacionais, e relaciona as infra-estruturas nacionais de dados genómicos previstas para o projecto com essa estratégia. Refere também a participação de ministérios, institutos de investigação, universidades e representantes locais de todo o Vietname, bem como de especialistas internacionais.

A importância dos genomas de referência vietnamitas

Um genoma de referência é uma sequência genética detalhada que serve de guia de comparação. Os investigadores comparam com ela outros genomas de arroz para localizar diferenças e investigar quais poderão estar associadas a características úteis.

O VN1K-RICE prevê criar genomas de referência especificamente para o arroz tradicional vietnamita. Referências estreitamente relacionadas com as plantas em estudo podem ajudar os investigadores a analisar com maior rigor o material genético local e a identificar regiões que mereçam investigação.

Robert Henry, colíder do projecto e director fundador da Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, explicou por que razão a equipa pretende referências que reflictam a diversidade local. Numa declaração traduzida do vietnamita, afirmou:

Um único genoma não consegue representar toda a diversidade genética de uma espécie. Os cientistas precisam de genomas de referência estreitamente relacionados com o material em estudo.

Para os melhoradores vietnamitas, a vantagem prática seria dispor de um quadro de comparação baseado em arroz mais próximo do material da sua própria investigação. Os genomas de referência previstos e a colecção mais ampla de 1.000 sequências cumprem funções relacionadas: fornecer guias detalhados para comparação e um registo mais abrangente das diferenças entre amostras.

Testar no terreno o significado do ADN

A equipa planeia combinar as sequências genómicas com avaliações das características do arroz em três regiões ecológicas. As medições abrangem a qualidade alimentar, o valor nutricional, o stress ambiental, a resistência a doenças e as emissões de gases com efeito de estufa durante o cultivo.

Para avaliar a qualidade do grão, os investigadores irão analisar a viscosidade e o aroma, bem como o teor de micronutrientes e proteínas. Quanto às condições de cultivo, avaliarão a tolerância à seca, à salinidade, ao calor e às cheias. A resistência a doenças comuns do arroz também faz parte do trabalho previsto.

Uma característica é simplesmente algo que pode ser observado ou medido. Ao comparar as características com as diferenças no ADN ao longo da colecção, os cientistas podem procurar regiões genéticas associadas a um resultado específico, como maior tolerância ao sal ou um aroma distintivo.

As medições no terreno são fundamentais neste processo. Ligam uma sequência genética ao desempenho que interessa aos melhoradores: como cresce uma planta sob stress, que características tem o seu grão e quanto gás com efeito de estufa é libertado durante o cultivo.

O estudo das emissões acrescenta outro objectivo de selecção, a par da qualidade do grão e da resiliência. Os investigadores pretendem estudar regiões genéticas que possam contribuir para reduzir as emissões, analisando a relação entre o ADN e as medições efectuadas durante o cultivo.

Como a informação genética poderá orientar o melhoramento

Os melhoradores poderão utilizar as conclusões do projecto para detectar diferenças úteis no ADN do material de arroz antes de escolherem plantas para cruzamento. Por exemplo, uma variedade tradicional com elevada tolerância ao sal poderá fornecer material genético para desenvolver arroz adequado a terrenos salinos.

Uma variedade com um aroma apreciado ou uma qualidade de grão distintiva poderá fornecer material para melhorar o arroz já cultivado. A análise do ADN ajudaria os investigadores a identificar plantas com as características que pretendem estudar, em conjunto com o melhoramento e a avaliação ao longo de várias gerações.

O projecto pretende também desenvolver linhas quase isogénicas. São linhas de arroz com um fundo genético praticamente igual, mas com uma diferença numa região-alvo específica. Compará-las ajuda os investigadores a testar o papel dessa região, mantendo semelhante grande parte do restante património genético da planta.

Estas linhas permitem investigar um gene promissor de forma mais focada. Se plantas com fundos genéticos muito semelhantes diferirem numa característica medida, os cientistas poderão estudar mais detalhadamente a região-alvo e avaliar a sua utilidade para o melhoramento.

Os marcadores de ADN são outra aplicação prevista. Um marcador é uma característica identificável numa sequência de ADN que os investigadores podem acompanhar. Os marcadores podem ajudar a identificar, seleccionar e verificar variedades de arroz com características valiosas, tornando a base de dados genómica útil para além do trabalho inicial de sequenciação.

Ferramentas de IA e uma base de dados de utilização partilhada

A inteligência artificial ajudará a processar o grande volume de dados genéticos, a procurar relações entre genes e características, a prever as funções dos genes e a identificar linhas de investigação promissoras. O objectivo é transformar as sequências em informação que possa orientar novas experiências e decisões de melhoramento.

O anúncio oficial especifica modelos de linguagem genómicos para anotação de genes e previsão da relação entre sequência e fenótipo: identificar as funções dos genes e prever características das plantas a partir das sequências genéticas.

O projecto prevê também produzir dados sobre a actividade dos genes. As sequências genómicas registam as instruções genéticas; os dados sobre a actividade dos genes ajudam os investigadores a analisar a forma como essas instruções estão a ser utilizadas. A integração destes tipos de informação poderá dar aos cientistas mais formas de investigar as características medidas nas plantas de arroz.

Segundo a proposta do projecto descrita no anúncio, os resultados previstos incluem dados genómicos de 1.000 variedades de arroz, um genoma de referência de alta qualidade do arroz tradicional e dados transcriptómicos, ou de RNA-seq, para apoiar a anotação de genes. Estes serão combinados com dados sobre as características das plantas e o ambiente numa base de dados nacional de polimorfismos de nucleótido único, ou SNP. Os investigadores utilizarão este recurso para catalogar regiões genéticas e genes candidatos associados à qualidade do grão, à tolerância ao stress e a baixas emissões.

O VIBD planeia disponibilizar a base de dados genómica e as ferramentas de IA à comunidade científica. O acesso partilhado permitirá a outros grupos utilizar a colecção, comparar resultados e alargar o trabalho com material adicional.

Vu Ha Van, director científico do VIBD e cientista que lidera o VN1K-RICE, descreveu esse objectivo de colaboração. Numa declaração traduzida do vietnamita, afirmou:

Um genoma de referência ou uma base de dados de SNP só tem verdadeiro valor quando muitos grupos de investigação o utilizam e ampliam. É por isso que estamos a desenvolver o VN1K-RICE em conjunto com instituições vietnamitas que conservam recursos genéticos e com parceiros internacionais.

Os SNP são diferenças em posições individuais de uma sequência de ADN. Uma base de dados destas diferenças fornece aos investigadores pontos identificáveis para comparar plantas, ajudando-os a estudar a diversidade e a acompanhar características genéticas associadas a determinados traços.

O que está previsto até 2030?

O AgriOmics-AI, programa mais abrangente que inclui o VN1K-RICE, decorre de 2026 a 2030. Combina genómica e inteligência artificial para estudar, conservar e utilizar os recursos genéticos autóctones do Vietname nas culturas agrícolas, na pecuária, na aquicultura e nos microrganismos benéficos.

No âmbito deste programa, o VN1K-RICE tem uma sequência de trabalho definida: começar com 150 amostras nucleares de arroz, avançar para 1.000, criar genomas de referência e associar os dados genéticos a características medidas. Entre os produtos esperados estão a colecção de sequências, os genomas de referência e os dados sobre a actividade dos genes.

O anúncio não indica uma data concreta para a conclusão do projecto do arroz, a abertura da base de dados ou a disponibilização de novas variedades de arroz. Também não apresenta um calendário para a divulgação dos dados sobre a actividade dos genes ou das ferramentas de IA. O trabalho prático imediato centra-se na criação de ferramentas de investigação e de evidência que os programas de melhoramento possam utilizar.

Para a agricultura, o benefício pretendido é uma selecção mais informada do material de arroz: encontrar tolerância útil ao sal, preservar características apreciadas do grão e investigar opções para reduzir as emissões. O progresso dependerá da ligação entre as conclusões obtidas a partir do ADN e o desempenho das plantas avaliadas no projecto.

Principais pontos

• O VIBD da VinUni planeia sequenciar 1.000 amostras de arroz vietnamita, começando com 150, ou 15% do total previsto.
• A colecção abrange vários ambientes de cultivo e inclui arroz selvagem.
• Os investigadores irão criar genomas de referência para o arroz tradicional vietnamita e avaliar as características das plantas em três regiões ecológicas.
• As medições incluirão a qualidade do grão, o valor nutricional, a tolerância ao stress, a resistência a doenças e as emissões de gases com efeito de estufa.
• As ferramentas previstas incluem uma base de dados genómica acessível, ferramentas de IA, marcadores de ADN e linhas de arroz para testar regiões genéticas-alvo.
• Os dados previstos incluem informação de RNA-seq sobre a actividade dos genes e uma base de dados nacional de SNP que integra informação genética, características das plantas e dados ambientais; não foi especificado um calendário de divulgação dos dados, da base de dados ou das ferramentas de IA.
• O VN1K-RICE integra o programa AgriOmics-AI para 2026 a 2030.