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Ervas daninhas machos podem ser a chave para sua própria morte

Traduzido de Science Daily

Os cientistas estão cada vez mais perto de encontrar os genes para a masculinidade no cânhamo d’água e no amaranto Palmer, duas das ervas daninhas agrícolas mais problemáticas da América.

Encontrar os genes pode permitir novos métodos de “controle genético” para ervas daninhas, que, em muitos lugares, não respondem mais aos herbicidas.

“Se soubéssemos quais genes controlam a masculinidade e poderiam fazer esses genes proliferarem na população, cada planta no campo seria um macho após algumas gerações e, em teoria, a população entraria em colapso”, diz Pat Tranel, professor e diretor. associados. no Departamento de Ciências Culturais da Universidade de Illinois e principal autor de um estudo em Novo fitologista.

Tranel e seus colegas já haviam identificado marcadores moleculares associados à região genômica masculina. Depois de sequenciar os genomas masculinos de ambas as espécies, os pesquisadores foram capazes de usar esses marcadores para atingir a região específica do macho. Agora, eles estão dentro de 120 a 150 genes de encontrar seu alvo.

“Temos certeza de que a maioria desses 120 genes provavelmente não está fazendo nada. São apenas coisas que se acumulam naquela região do genoma”, diz Tranel. “Se eu tivesse que adivinhar, diria que talvez 10 deles estão fazendo algo relevante.”

Reduzir os genes relacionados ao gênero nessas ervas daninhas pode ter valor prático para o controle, mas o estudo também lança luz sobre o fenômeno da diecia (órgãos sexuais masculinos e femininos em indivíduos separados) de maneira mais geral. A grande maioria dos animais é dióica, mas é rara nas plantas. Mais de 90% das plantas com flores têm ambos os órgãos sexuais no mesmo indivíduo e, muitas vezes, na mesma flor.

O amaranto de cânhamo e peregrino, entretanto, são dióicos.

Dioecy significa que é impossível para uma planta autopolinizar; em vez disso, os gametas femininos devem ser fertilizados com pólen masculino de outra planta. Isso é bom para garantir a diversidade genética em uma população. E é provavelmente isso que tornou o cânhamo e o amaranto de Palmer tão bem-sucedidos em contornar os efeitos prejudiciais de vários herbicidas.

“Até hoje, o maconha e o amaranto desenvolveram resistência a herbicidas que abrange sete e oito modos de ação, respectivamente. A reprodução dióica resulta em todos esses traços de resistência se misturando e combinando dentro dos indivíduos. Essa mistura permitiu que as populações de ambas as espécies combinassem resistência a vários herbicidas, deixando os produtores com poucas opções eficazes de herbicidas “, disse Tranel.

Compreender o raro fenômeno dióico nas plantas pode ajudar os cientistas a reconstruir como as características são herdadas de cada pai e a entender como o fenômeno evolui.

Ao contrário dos animais, nos quais acredita-se que o dióico tenha evoluído apenas uma vez, os cientistas acreditam que o dióico nas plantas evoluiu inúmeras vezes. E, de acordo com o estudo de Tranel, parece ter evoluído independentemente em cânhamo d’água e amaranto peregrino, duas espécies intimamente relacionadas.

“Não estou pronto para dizer que sabemos com certeza que eles evoluíram separadamente, mas todas as informações que encontramos apóiam essa ideia. Apenas dois dos 120-150 genes eram semelhantes entre si nas duas espécies”, diz Tranel.

Um desses genes compartilhados, Florigen, ajuda as plantas a responder à duração do dia, iniciando a floração. Tranel ainda não sabe se determina o gênero das flores, mas fica intrigado com o fato de que ela apareceu na região Y masculina específica para ambas as espécies.

“Não sabemos com certeza, mas talvez esteja relacionado aos machos que florescem antes das fêmeas. Isso poderia ser vantajoso para os machos, porque eles estariam espalhando pólen quando as primeiras fêmeas se tornassem receptivas. e waterhemp realmente evoluiu o dióico separadamente, mas ambos adquiriram este gene Florigen para uma vantagem de aptidão, o que seria um grande exemplo de evolução paralela. “

A Tranel espera reduzir ainda mais a região Y masculina específica em ambas as espécies para isolar os genes que determinam a masculinidade. Não há garantia de que uma solução de controle genético será desenvolvida uma vez que esses genes sejam identificados; A Tranel provavelmente precisaria atrair parceiros da indústria para isso, mas ter essa ferramenta não está tão longe quanto costumava ser.



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