Posted by : Rafael G Tavares sábado, 13 de abril de 2013


"All children, except one, grow up"
-J.M. Barrie, Peter Pan

Como as plantas determinam em qual estágio do desenvolvimento elas estão?
O que dizer da tal "puberdade" das plantas? Podemos dizer isso para as plantas?

Após a germinação, as plantas entram em uma fase vegetativa juvenil. É nessa fase que a planta aumenta sua capacidade fotossintética, tamanho e massa para assegurar uma máxima produtividade, mas são incapazes de iniciar seu desenvolvimento reprodutivo. Em Arabidopsis, a entrada para a fase adulta vegetativa é caracterizada pelo aparecimento de tricomas na parte abaxial (inferior) da folha e uma mudança no formato foliar; folhas redondas com bordas lisas para folhas alongadas e bordas serradas. Tal condição de traços juvenis e adultos, denominada heteroblastia, são decorrentes do declínio gradual na abundância do microRNA-156. Entretanto, os fatores da idade que causa esse declínio era um mistério. Interessante, o principal alvo do microRNA-156 é uma família gênica chamada SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPL), responsável pelos traços adultos nas plantas.


(A) Superexpressão do microRNA156 em plantas de Arabidopsis resulta em prolongado fase juvenil vegetativa. (aumento no número de folhas juvenis); (D) Superexpressão de uma forma insensitiva ao microRNA-156 do gene SPL3 acelerando a mudança de fase juvenil-adulta.



Agora dois interessantes artigos foram publicados duas semana atrás na nova revista científica e-life, destacando açúcar como o fator que reprime o microRNA e induz a transição da fase juvenil-adulta das plantasSugar promotes vegetative phase change in Arabidopsis thaliana by repressing the expression of MIR156A and MIR156C Sugar is an endogenous cue for juvenile-to-adult phase transition in plants.

O primeiro passo, foi reinvestigar a observação feita por Röbbelen em 1957, que mutantes deficiente em clorofila, apresentam um número maior de folhas juvenis. Assim, o mutante ch1-4, deficiente na clorofila a oxigenase causando um nível reduzido da clorofila b e assim, uma baixa eficiência da fotossíntese, foi utilizada no estudo.

(A) Arabidopsis Col-0 wt produz cerca de 6 folhas juvenis em condições de dia curto; (B) Mutante ch1-4, uma mutação no gene da proteína clorofila a oxigenase, produz significantemente mais folhas juvenis. 

Seguindo a observação do prolongamento da fase juvenil nos mutantes ch1-4, possivelmente, pela baixa quantidade de açúcar, o próximo passo foi examinar o efeito da mutação ch1-4 na expressão de microRNA-156 e seus genes alvos, SPL. 

Expressão do microRNA-156 e dos transcritos SPL nos mutantes ch1-4. (A) Northern do microRNA-156 maduro em ch1-4 e Col-0 mostrando que o microRNA é elevado em ch1-4 e diminui em uma taxa lenta nesse mutante; (B) qRT-PCR dos transcritos SPL3,SPL9 e SPL13 em arabidopsis wild type e ch1-4 de 16 dias de idade, demonstrando que esses transcritos estão em um menor nível em ch1-4.


O resultado acima condiz com o esperado. Em mutantes ch1-4, baixa fotossíntese, há uma aumento nos níveis do microRNA-156 resultando no silenciamento gênico dos genes responsáveis pelos traços adultos nas plantas, os genes SPLs.

O inverso é recíproco. Arabidopsis tratadas com açúcar mostraram uma repressão ao microRNA-156 e seus precursores (pri-MIR156A,-C) e um alto nível da expressão dos genes SPL9 e 15.


Açúcar reprime microRNA-156. (A) Expressão do microRNA-156, pri-MIR156A, e pri-MIR156C em resposta ao açúcar. Arabidopsis wild type, 5 dias de idade, tratada com 50mM sacarose (Suc), glicose (Glc), frutose (Fru), maltose (Malt), ou manitol (Man) por 1 dia; (B) Expressão de SPL9 e SPL15 em resposta ao tratamento com açúcar. Arabidopsis wild type foram tratadas com 50mM Man ou Glc por 1 dia.


Resumindo, após a germinação, a planta começa a acúmular açúcar através da fotossíntese. A sacarose, açúcar transportado pelo floema, move para folhas jovens, onde seu produto hidrolítico, a glicose, reprime a expressão do microRNA156. Como conseguência, o nível de SPL aumenta e a expressão de traços adultos é promovida.

Pela definição de puberdade, "as mudanças biológicas que ocorrem para a capacitação reprodutiva- wikipedia", a transição juvenil-adulta da planta pode-se representar a fase de puberdade nas plantas, já que nesse momento, a planta adquire competência reprodutiva em condições normais. Todavia, ainda não está claro, como esse fenômeno de heteroblastia permite tal fato. 



Assim, a natureza irreversível da idade está presente nas plantas. O nível de microRNA-156 é destinado a diminuir, já que o acúmulo gradual de carboidratos é inevitável e essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Na terra do nunca, a fotossíntese é proibida nas plantas!!

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