Ciência das plantas é o termo dado a uma série de pesquisas e estudos científicos que exploram as estimadas 410.000 espécies de plantas terrestres encontradas na terra.

Ciência das plantas engloba ‘Botânica’ da palavra grega βοτάνη (botanē) que significa pasto ou forragem, na medida em que envolve a observação do crescimento e das características das plantas e a investigação da relação entre as plantas e o seu ambiente. Mas também é muito, muito mais…

A enorme diversidade de pesquisas cobertas sob o termo guarda-chuva ‘ciência das plantas’, está bem representada no John Innes Centre.

Por exemplo, o laboratório do Professor Enrico Coen estuda como pequenos grupos de células em botões microscópicos se transformam nas diversas formas de flores e folhas que vemos à nossa volta.

Por outro lado, o grupo do Professor Ray Dixon concentra-se em como as plantas respondem às sugestões ambientais a nível molecular, para tentar compreender o processo de fixação biológica de nitrogénio nas bactérias e a sua regulação.

A bioquímica e o metabolismo primário das plantas, incluindo os químicos e moléculas feitas por elas, e a interação das plantas com pragas e doenças são todas áreas importantes de pesquisa.

Professora Sarah O’Connor publicou um extenso trabalho sobre a biossíntese de químicos complexos por plantas que podem ser muito difíceis de fazer em laboratório. Como tal, o potencial de utilização de plantas como fábricas pode ser muito valioso. Afinal, as plantas já se destacam na fabricação de produtos químicos complexos, por exemplo o periwinkle de Madagáscar, produz vinblastina e vincristina, ambos utilizados como medicamentos anti-cancerígenos. É impossível produzir estas moléculas num laboratório convencional, mas pode ser possível aproveitar o poder das plantas para produzir estes medicamentos que salvam vidas mais rapidamente e mais cheaplyr no futuro.

Tradicionalmente ‘Botânica’ também incluiu o estudo de fungos e algas, ambos continuam a ser objecto de investigação no John Innes Centre.

O laboratório do Professor Barrie Wilkinson, por exemplo, pesquisa a descoberta e biossíntese de produtos naturais microbianos, incluindo os produzidos por bactérias e fungos, ambos uma importante fonte de fármacos para o tratamento de doenças potencialmente fatais.

Para elogiar isto, o Dr Martin Rezjek está trabalhando em um método barato, seguro e eficaz de lidar com a proliferação de algas nocivas.

Genética das plantas

No século 21, um número crescente de cientistas de plantas está trabalhando para entender a genética das plantas.

Muitas espécies tiveram todo o seu genoma sequenciado, e os dados têm sido partilhados e utilizados para compreender como a genética das culturas pode permitir o desenvolvimento de novas variedades mais tolerantes às alterações climáticas ou mais nutritivas para consumo humano.

A primeira planta a ter todo o seu genoma mapeado foi a “erva daninha não tão húmida”, a “planta modelo”, Arabidopsis thaliana (agrião de thale). Para isso, uma equipe internacional de mais de 200 cientistas, de 35 laboratórios, realizou um trabalho de pesquisa. Nosso próprio professor Mike Bevan supervisionou a coordenação da sequência do cromossoma 4.

No John Innes Centre, nosso objetivo é aumentar a compreensão da genética e biologia vegetal e explorar a biodiversidade vegetal para melhorar o desempenho das culturas de uma forma sustentável.

Em 2018, trabalhando em parceria com colegas do Instituto Earlham, do Laboratório Sainsbury e do Instituto Europeu de Bioinformática, pudemos publicar as análises mais precisas e completas da sequência de DNA do famoso genoma do trigo até à data.

Meanwhile, Dr Judith Irwin, trabalhando com Dame Professor Caroline Dean, traduziu nosso entendimento de como as plantas controlam e regulam o tempo de floração a partir de pesquisas fundamentais usando Arabidopsis, para permitir o controle da floração na planta dos brócolis, e usar esse conhecimento para desenvolver um novo brócolis de crescimento rápido.

Tecnologia genética

Modificação genética e edição de genes são técnicas usadas por cientistas de plantas para alterar as características ou traços das plantas, alterando seu DNA.

Estas tecnologias podem inibir a expressão de traços prejudiciais ou introduzir novas características que são de benefício, e trabalhar para os mesmos objectivos que o cultivo tradicional de plantas, mas de uma forma mais controlada e mais rápida.

Confiamos nas plantas para a alimentação, e isto significa que as mudanças ambientais, incluindo as mudanças climáticas, têm grandes consequências para a humanidade.

A compreensão e a preservação da biodiversidade vegetal são fundamentais para a protecção do nosso abastecimento alimentar e para salvar espécies icónicas como o freixo (Fraxinus excelsior).

Entendendo o impacto do ambiente nas plantas e seus genes, e trabalhando na concepção do futuro trigo são o foco de dois dos programas estratégicos no John Innes Centre.

Ciência vegetal no John Innes Centre

A nossa própria história na ciência vegetal data do início do século 20 e da morte do promotor imobiliário e filantropo de Londres John Innes (1829-1904).

O último testamento de John Innes instruiu que a maior parte da sua fortuna seria usada para estabelecer uma escola para instrução hortícola ou um museu local e galeria de arte.

Para decidir o destino da herança foi formada uma instituição de caridade, a John Innes Charity (agora chamada John Innes Foundation). Após a sua criação, a Caridade realizou prolongadas negociações com o Conselho de Agricultura, o Conselho de Educação e os Comissários da Caridade, que eventualmente concordaram em estabelecer um novo instituto.

O John Innes Horticultural Institute seria uma escola de formação avançada para jardineiros, uma estação de pesquisa em horticultura e uma instituição para “experimentos e pesquisas hortícolas com ênfase na genética das plantas”.

Acima de 100 anos depois o John Innes Centre é reconhecido internacionalmente como um líder mundial em genética, pesquisa microbiana e ciência das plantas.