Traduzido de Science Daily
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As plantas têm a mesma variação nos relógios corporais dos humanos, de acordo com uma nova pesquisa que explora os genes que governam os ritmos circadianos nas plantas.
A pesquisa mostra que uma única mudança de letra em seu código de DNA pode potencialmente decidir se uma planta é uma cotovia ou uma coruja noturna. As descobertas podem ajudar os agricultores e melhoristas de plantas a selecionar plantas com relógios mais adequados para sua localização, ajudando a aumentar a produtividade e até mesmo a capacidade de resistir às mudanças climáticas.
O relógio circadiano é o metrônomo molecular que guia os organismos durante o dia e a noite, antecipando a chegada da manhã e fechando as cortinas à noite. Nas plantas, regula uma ampla gama de processos, desde a preparação da fotossíntese ao amanhecer até a regulação da época de floração.
Esses padrões rítmicos podem variar de acordo com a geografia, latitude, clima e estações do ano, e os relógios das plantas devem ser adaptados para melhor atender às condições locais.
Pesquisadores do Earlham Institute e John Innes Centre em Norwich queriam entender melhor quanta variação circadiana existe naturalmente, com o objetivo final de cultivar safras mais resistentes às mudanças locais no meio ambiente, uma ameaça urgente com as mudanças climáticas.
Para investigar a base genética para essas diferenças locais, a equipe examinou vários ritmos circadianos em plantas de Arabidopsis suecas para identificar e validar genes relacionados à mudança do relógio.
A Dra. Hannah Rees, pesquisadora de pós-doutorado no Earlham Institute e autora do artigo, disse: “A saúde geral de uma planta é muito influenciada pelo tempo de seu relógio circadiano com a duração de cada dia e o passar das estações. A vigilância precisa do corpo pode dar a você uma vantagem sobre concorrentes, predadores e patógenos.
“Estávamos interessados em ver como os relógios circadianos das plantas seriam afetados na Suécia, um país que experimenta variações extremas nas horas do dia e no clima. Compreender a genética por trás da variação e adaptação do relógio biológico pode nos ajudar a produzir safras mais resistentes ao clima em outras regiões. ”
A equipe estudou os genes em 191 variedades diferentes de Arabidopsis obtidas em toda a Suécia. Eles estavam procurando por pequenas diferenças nos genes entre essas plantas que poderiam explicar as diferenças na função circadiana.
A análise revelou que uma única mudança de par de bases de DNA em um gene específico, COR28, era mais provável de ser encontrada em plantas que floresceram tarde e tiveram um período mais longo. COR28 é um conhecido coordenador de tempo de floração, tolerância ao congelamento e relógio circadiano; tudo isso pode influenciar a adaptação local na Suécia.
“É surpreendente que a mudança de um único par de bases na sequência de um único gene pode influenciar a velocidade com que o relógio avança”, explicou o Dr. Rees.
Os cientistas também usaram um método pioneiro de imagem de fluorescência retardada para detectar plantas com relógios circadianos ajustados de forma diferente. Eles mostraram que havia mais de 10 horas de diferença entre os relógios das primeiras e das últimas plantas em fases, semelhante a plantas trabalhando com padrões opostos de mudança. Tanto a geografia quanto a ancestralidade genética da planta parecem desempenhar um papel.
“Arabidopsis thaliana é um sistema de planta modelo”, disse o Dr. Rees. “Foi a primeira planta a ter seu genoma sequenciado e tem sido bastante estudada na biologia circadiana, mas é a primeira vez que alguém faz esse tipo de estudo de associação para encontrar os genes responsáveis por diferentes tipos de relógios.
“Nossas descobertas destacam alguns genes interessantes que podem apresentar alvos para melhoristas de plantas e fornecer uma plataforma para pesquisas futuras. Nosso sistema de imagem de fluorescência retardada pode ser usado em qualquer material fotossintético verde, tornando-o aplicável a uma ampla gama de plantas. O próximo passo será aplicar essas descobertas às principais culturas agrícolas, incluindo brássicas e trigo. “
Os resultados do estudo foram publicados na revista Planta, célula e meio ambiente.
Fonte da história:
materiais fornecido por Earlham Institute. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
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