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Iluminando o mecanismo por trás de como as plantas regulam a síntese de amido

Traduzido de Science Daily
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Um grupo de pesquisa da Universidade de Kobe liderado pelo Professor Associado FUKAYAMA Hiroshi da Escola de Graduação em Ciências Agrícolas usou o arroz para iluminar com sucesso o mecanismo pelo qual as plantas regulam a quantidade de amido produzido por meio da fotossíntese. Esse conhecimento pode contribuir para melhorar a qualidade e o rendimento das safras agrícolas.

Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista científica internacional Planta, célula e meio ambiente em 14 de maio de 2021.

Pontos principais

  • As plantas convertem dióxido de carbono (COdois) em substâncias orgânicas (como amido) por meio da fotossíntese. Se uma planta cresce em condições onde há uma alta concentração de COdois, aumenta a quantidade de amido que produz.
  • Os níveis de proteína CRCT (* 1) aumentam quando COdois as concentrações são altas. Esta proteína foi pensada para promover a síntese de amido, mas como isso era desconhecido até agora.
  • O grupo de pesquisa revelou que as proteínas 14-3-3 (* 2) desempenham um papel na regulação da síntese de amido mediada por CRCT.
  • Eles indicaram a possibilidade de que o CRCT se mova e seja ativado em células do parênquima que armazenam amido após serem sintetizados nos feixes vasculares do floema.
  • Os pesquisadores também revelaram que o CRCT se liga a locais regulatórios em vários genes relacionados à síntese de amido e é uma proteína ativadora da transcrição.
  • A síntese do amido é um processo vital para as plantas. A iluminação do mecanismo regulador por trás desse processo será útil para melhorar a produtividade e a qualidade da cultura.

Fundo de pesquisa

A maior concentração de COdois na atmosfera é a principal causa do aquecimento global, que é um problema global. No entanto, foi dito que isso poderia beneficiar as plantas, uma vez que convertem COdois em amido através da fotossíntese. Se uma cultura é cultivada em condições onde há uma alta concentração de COdois, a síntese de amido é acelerada, resultando em crescimento vigoroso e maior rendimento. COdois– A proteína de resposta CCT (CRCT) é ativada em condições nas quais COdois A concentração é alta, porém sua função é desconhecida. Este grupo de pesquisa tem investigado essas proteínas usando plantas de arroz e já descobriu que o CRCT é uma proteína importante que regula a síntese de amido. Em suas últimas descobertas, o grupo revelou como o CRCT regula esse processo, o que não foi compreendido até agora.

Metodologia de pesquisa e descobertas

Várias proteínas são necessárias para a síntese de amido em plantas, incluindo translocador de glicose 6-fosfato / fosfato, ADP-glicose pirofosforilase, amido sintase e enzima de ramificação do amido. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que o CRCT regula a expressão de vários genes correspondentes a essas proteínas relacionadas à síntese do amido. As proteínas que regulam a expressão gênica são chamadas de fatores de transcrição. Em muitos casos, esses fatores de transcrição formam um complexo com outra proteína. Quando os pesquisadores analisaram o volume de CRCT dentro de uma planta, eles descobriram que ele pode formar um complexo com alguns tipos de proteínas. Para investigar isso mais profundamente, eles realizaram uma análise usando um anticorpo que se liga especificamente ao CRCT, que revelou que o CRCT se liga às proteínas 14-3-3. Em outra análise, desta vez usando proteínas fluorescentes verdes, o grupo de pesquisa esclareceu que o CRCT e a proteína 14-3-3 formam um complexo dentro do núcleo. Eles também indicaram a possibilidade de que o CRCT se mova e se torne ativado em células parenquimatosas armazenadoras de amido após ser sintetizado nos feixes vasculares do floema. Além disso, os pesquisadores revelaram que o CRCT promove a transcrição ligando-se a regiões que regulam a expressão de vários genes relacionados à síntese de amido.

Sabe-se que existe uma correlação negativa entre a expressão das proteínas 14-3-3 e a quantidade de amido. No entanto, nossos resultados mostraram que existe uma correlação positiva entre a quantidade de amido e a expressão do CRCT. Consequentemente, o grupo de pesquisa assume que a proteína 14-3-3 e o CRCT formam um complexo inativo.

Novos desenvolvimentos

A síntese do amido é essencial para as plantas, e o CRCT, que regula esse processo, é o principal alvo dos esforços para melhorar a qualidade e a produtividade da colheita. Além disso, o CRCT é um gene que é ativado em condições nas quais existe uma alta concentração de CO.dois, e esse conhecimento será útil na seleção de cultivares de arroz adequadas para tais ambientes no futuro. Além disso, genes semelhantes ao CRCT foram encontrados em todas as plantas investigadas até agora. O grupo de pesquisa também está investigando a função CRCT na batata, uma cultura básica do amido.

Do ponto de vista acadêmico, ainda há questões a serem respondidas. Olhando para os resultados da pesquisa atual, pode-se presumir que as proteínas CRCT se movem entre as células, mas o mecanismo subjacente não é conhecido. Além disso, não é compreendido como o CRCT muda seu próprio nível de expressão em resposta ao CO.dois concentrações e níveis de açúcar. Se o mecanismo por trás da regulação da síntese de amido mediada por CRCT puder ser totalmente esclarecido, será possível fazer melhorias ainda maiores em safras agrícolas.

Glossário

1. CRCT: CRCT significa COdois-Proteína CCT de resposta. É uma proteína encontrada nas plantas, cujo acúmulo aumenta se o COdois as concentrações são altas (ou possivelmente em resposta ao aumento das concentrações de açúcar). Acredita-se que promova a síntese do amido.

2. Proteínas 14-3-3: Família de proteínas que são expressas nas células de todos os organismos eucarióticos (plantas, animais, etc.). Eles são conhecidos por desempenhar papéis na transmissão de sinais e regulação metabólica, entre outras coisas.

Fonte da história:

Materiais fornecido por Kobe University. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

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