Plantas de cannabis não se desenvolvem todas do mesmo jeito. Algumas formam apenas flores femininas, outras produzem flores masculinas e há ainda as que carregam os dois tipos.
Para quem cultiva, essa diferença tem um impacto enorme: o sexo das flores influencia diretamente a qualidade da colheita, o melhor momento de colher e as estratégias de melhoramento.
Agora, cientistas identificaram um pequeno conjunto de genes que parece ajudar a direcionar esses desfechos.
Além de explicar melhor como a cannabis se desenvolve, a descoberta também indica que cannabis e lúpulo preservam genes ancestrais ligados ao sexo e à floração, milhões de anos depois de as duas plantas terem seguido caminhos evolutivos separados.
O DNA por trás do sexo das plantas
Em um trecho estreito do cromossomo X da cannabis, o sinal que governa o sexo da planta se concentra em uma única região de DNA bem delimitada.
Ao mapear como as plantas herdavam características masculinas, femininas e mistas, Matteo Toscani, do University College Dublin (UCD), mostrou que três genes vizinhos se alinhavam de forma consistente com esses resultados.
Esse mesmo segmento separa plantas que apresentam apenas flores femininas daquelas que desenvolvem flores dos dois sexos, ajudando a entender como um único genoma pode originar diferentes formas reprodutivas.
Como o efeito parece vir de uma zona genética compacta - e não de um único gene isolado -, o trabalho aponta para um sistema coordenado, que ainda exige esclarecer o papel de cada peça para chegar ao resultado final.
Como o sexo influencia as lavouras
A maioria das plantas com flores reúne estruturas masculinas e femininas em uma mesma flor, mas a cannabis geralmente divide essas funções entre indivíduos diferentes.
Plantas fêmeas de Cannabis sativa têm dois cromossomos X, enquanto plantas machos em geral possuem um cromossomo X e um cromossomo Y, que inclui genes frequentemente associados ao desenvolvimento masculino.
Algumas linhagens de cânhamo fogem desse padrão e produzem os dois tipos de flor em um único indivíduo, um traço útil - mas delicado - para programas de melhoramento.
“Qual desses genes determina se uma planta se torna macho ou fêmea ainda é desconhecido”, disse o autor sênior do estudo, Rainer Melzer, professor assistente na UCD.
Uma descoberta genética inesperada
Muita gente aprende que cromossomos Y determinam a condição masculina; ainda assim, o sinal observado na cannabis apareceu no cromossomo X.
As evidências apontaram para uma pequena região do cromossomo X, e não do cromossomo Y, contrariando a expectativa mais comum baseada em humanos e muitos animais.
“Ficámos bastante surpreendidos”, disse Toscani. O achado também combina com estudos anteriores em cannabis do tipo fibra e direcionou a equipa para genes que atuam antes de as flores exibirem sinais visíveis de serem masculinas ou femininas.
Três genes atuam em conjunto
Dentro de 60,000 letras de DNA, a equipa destacou CsREM16, lncREM16 e CsKAN4 - três genes com padrões distintos de atividade.
O CsREM16 apresentou atividade em plantas fêmeas e em plantas com floração mista, enquanto o lncREM16 apareceu principalmente em amostras masculinas e pode atuar bloqueando sinais associados ao desenvolvimento feminino.
Uma atividade mais baixa de CsKAN4 caracterizou plantas com flores mistas, e essa alteração pode afrouxar o controlo hormonal que normalmente favorece o desenvolvimento feminino.
Em vez de um único gene funcionar sozinho, o mecanismo parece operar como um conjunto de três genes cuja atividade empurra a planta para diferentes formas sexuais.
Genes partilhados em lúpulo e cannabis
O lúpulo, a planta cervejeira Humulus lupulus, apresentou genes relacionados a REM16 e KAN4 numa vizinhança equivalente do cromossomo X.
Pesquisas anteriores já tinham colocado cannabis e lúpulo no mesmo par ancestral de cromossomos sexuais, com genes ligados ao sexo em comum datados de aproximadamente 12 a 28 milhões de anos.
Como os novos genes ficam nessa área antiga, é provável que o sistema de controlo partilhado tenha surgido antes de as duas linhagens se separarem.
Ainda assim, o lúpulo raramente apresenta o hábito de formar flores mistas, sugerindo que os detalhes desse mecanismo tenham mudado depois que as linhagens se dividiram.
Por que produtores querem plantas fêmeas
Cervejeiros preferem plantas fêmeas de lúpulo porque apenas elas formam cones, os agrupamentos florais papiráceos que dão aroma e sabor à cerveja.
No cultivo de cannabis, também é comum favorecer plantas fêmeas, já que os seus cachos florais produzem resina rica em compostos vegetais chamados canabinoides, incluindo o canabidiol.
No cânhamo para fibra, plantas com floração mista podem trazer mais uniformidade ao crescimento, pois o campo evita o descompasso de tempo entre plantas masculinas e femininas.
Uma previsão de sexo mais confiável ajudaria produtores a eliminar plantas indesejadas cedo, reduzindo desperdício de área, mão de obra e perdas de produtividade.
O sexo das plantas não é fixo
Batizada de Monoecy1, a zona de DNA associada à floração mista explicou cerca de 15 por cento da característica, deixando espaço para outras influências.
Na segunda geração estudada pela equipa, as plantas em floração incluíram 43 por cento de fêmeas, 29 por cento de plantas mistas e 20.1 por cento de machos.
A linhagem materna também teve peso: a proporção de descendentes machos variou de 6.8 por cento a 35.9 por cento, dependendo de qual planta fêmea produziu as sementes.
Esses números alertam melhoristas de que um marcador de DNA pode orientar decisões, mas não garante o destino de cada planta.
A evolução deixou marcas genéticas
Perdas de genes concentraram-se perto da mesma extremidade do cromossomo, indicando que o cromossomo Y foi descartando cópias correspondentes ao longo do tempo.
A equipa estimou que 40 por cento das proteínas codificadas nessa região não tinham um parceiro claro no cromossomo Y.
Esse tipo de perda aumenta quando cromossomos X e Y deixam de trocar DNA, permitindo que diferenças se acumulem ao longo das gerações.
Na cannabis, o sinal de divergência mais antigo aparece perto do mesmo ponto onde a nova região de controlo do sexo foi mapeada.
Prever o sexo das plantas mais cedo
Com esse mapa, melhoristas podem desenvolver testes precoces para sinalizar o sexo provável antes que áreas de cultivo se encham de flores indesejadas.
Uma amostra de folha pode indicar se a muda carrega versões da região associadas ao desenvolvimento feminino ou à floração mista.
Ainda assim, o estudo aponta para genes candidatos, e não para uma ferramenta pronta, porque primeiro é necessário demonstrar que esses genes controlam diretamente o desenvolvimento floral.
Experimentos futuros podem ligar ou desligar esses genes e verificar se os padrões de floração mudam.
O novo mapa conecta sexo floral, planeamento da produção e evolução cromossômica numa região compacta de DNA que contém genes partilhados entre cannabis e lúpulo.
Para agricultores e cervejeiros, o ganho imediato pode vir de uma previsão melhor, enquanto o controlo genético direto dependerá de testes adicionais.
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