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Como as plantas protegem suas apostas? – Ciência Diária

Traduzido de Science Daily
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Em alguns ambientes, não há como uma semente saber com certeza quando é a melhor época para germinar.

Na primavera, sinais como luz, temperatura e água podem sugerir às sementes que as condições são ideais para a germinação, mas uma semana depois, uma seca ou geada imprevisíveis podem matar as mudas emergentes.

Então, como uma planta garante que todos os seus descendentes não morram de uma vez por causa do estresse ambiental prematura após a germinação?

Há evidências de que algumas espécies de plantas produzem sementes que germinam em momentos diferentes para se protegerem desse risco. Muitas espécies produzem sementes que podem entrar em um estado dormente e permanecer no solo por vários anos e algumas também produzem sementes que germinam em momentos diferentes dentro de uma estação.

Isso significa que, se ocorrerem flutuações ambientais letais, uma fração da prole de uma planta sobreviverá como sementes, que podem germinar em outro momento.

Essa variabilidade no tempo de germinação pode ser vista mesmo com sementes geneticamente idênticas cultivadas em um ambiente idêntico.

Na agricultura, a variabilidade no tempo de germinação pode ser um problema quando você deseja colher toda a safra ao mesmo tempo. Em vez disso, os agricultores devem monitorar a maturidade de suas safras, medindo várias plantas individuais para estimar quando é a melhor época para colher.

Cientistas do Laboratório Sainsbury da Universidade de Cambridge (SLCU) usaram a planta modelo, thale cress (Arabidopsis thaliana), para perguntar: O que faz as sementes geneticamente idênticas germinarem em momentos diferentes?

“Já sabemos que dois hormônios vegetais, ácido abscísico (ABA) que inibe a germinação e ácido giberélico (GA) que promove a germinação, interagem entre si para controlar a decisão de germinar, mas queríamos saber como essa interação cria variabilidade em. tempos de germinação entre as sementes “, disse a Dra. Katie Abley, pesquisadora da SLCU e co-autora da pesquisa publicada em eLife.

“Medindo os níveis de variabilidade nos tempos de germinação de centenas de cepas geneticamente distintas de Arabidopsis, fomos capazes de identificar duas regiões de DNA (loci genéticos) que controlam o quão variável é o tempo de germinação. Ambos os loci contêm genes que influenciam a sensibilidade da semente ao ABA e os testes para mutantes desses genes forneceram evidências de que eles regulam a variabilidade no tempo de germinação. “

Usando essas novas informações, os pesquisadores geraram um modelo matemático da rede ABA-GA para entender como as interações entre ABA e GA podem fazer com que um lote de sementes idêntico tenha uma variedade de tempos de germinação. Eles queriam entender como a rede poderia levar a diferentes níveis de variabilidade no tempo de germinação.

“Descobrimos que a alteração da sensibilidade ABA no modelo replicou as distribuições de tempo de germinação experimental que observamos”, explicou o Dr. Pau Formosa-Jordan, co-primeiro autor e agora líder do grupo de pesquisa no Instituto Max Planck de Pesquisa. Colônia, Alemanha.

“No modelo, os grupos de sementes com maior sensibilidade ao ABA germinam de forma mais dispersa, pois, na semeadura, cada uma dessas sementes depende de oscilações estocásticas na rede ABA-GA para passar de um estado de não germinação a um estado de germinação, que é conhecido como comportamento de mudança biestável. No entanto, sementes com menor sensibilidade ao ABA atingem o estado de germinação de forma mais rápida e sincrônica após serem semeadas, sem a necessidade de flutuações estocásticas. Nosso modelo estocástico sugere um ABA- The GA flip- O flop switch pode gerar variabilidade nos tempos de germinação, sendo o tempo de germinação influenciado por flutuações estocásticas nos níveis hormonais “.

Enquanto os pesquisadores esperam que existam outros efeitos genéticos e biofísicos em jogo que afetam a variabilidade no tempo de germinação, seus resultados mostram que esta característica da planta é geneticamente controlada e, portanto, alta ou baixa variabilidade ao longo do tempo. A germinação poderia, portanto, ser especificamente selecionada para a cultura melhoria. programas ou para a reabilitação de áreas naturais com ambientes altamente variáveis.

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