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Revelando Mecanismos Moleculares Comuns de Parasitismo e Enxerto – ScienceDaily

Traduzido de Science Daily

Usando o modelo de planta parasita Orobanchaceae Phtheirospermum japonicum, cientistas da Universidade de Nagoya e outros institutos de pesquisa no Japão discerniram os mecanismos moleculares subjacentes ao parasitismo de plantas e ao enxerto interespécies, apontando para a enzima β-1,4-glucanase (GH9B3) como um importante contribuinte para ambos os fenômenos . Ter como alvo essa enzima pode ajudar a controlar o parasitismo das plantas nas lavouras. Além disso, este mecanismo pode ser aproveitado para novas técnicas de enxerto interespécies para atingir o objetivo de tecnologias agrícolas sustentáveis.

O parasitismo de planta é um fenômeno pelo qual a planta parasita se liga e absorve água e nutrientes de uma segunda planta hospedeira, com a ajuda de um órgão especializado chamado “haustoria”. Depois que o haustório é formado, enzimas específicas ajudam a formar uma conexão entre os tecidos do parasita e as plantas hospedeiras, conhecida como “ponte do xilema”, que facilita o transporte de água e nutrientes do hospedeiro para o parasita.

Um mecanismo semelhante está envolvido no processo de enxerto de caule artificial, durante o qual as paredes celulares dos dois tecidos vegetais diferentes na junção do enxerto se tornam mais finas e mais comprimidas, um fenômeno que é possibilitado por enzimas modificadoras de células. parede celular específica. A modificação da parede celular também tem sido apontada como tendo um papel no parasitismo em diferentes linhagens de plantas parasitas.

Portanto, a equipe de pesquisa, liderada pelo Dr. Ken-ichi Kurotani da Universidade de Nagoya, levantou a hipótese de que genes e enzimas semelhantes deveriam estar envolvidos no processo de parasitismo e enxerto interespécies. “Para investigar os eventos moleculares envolvidos na adesão célula-célula entre P. japonicum e a planta hospedeira, analisamos o transcriptoma para parasitismo de P. japonicum-Arabidopsis e enxerto de P. japonicum-Arabidopsis”, relata o Dr. Kurotani. Quando um gene é ativado em uma célula, ele produz um “transcrito” de RNA que é então traduzido em uma proteína ativa, que é então usada pela célula para realizar várias atividades. Um “transcriptoma” é o conjunto completo de transcritos de RNA que são produzidos pelo genoma de um organismo sob várias condições. As descobertas de seus experimentos foram publicadas na Nature’s Communications Biology.

A comparação de parasitismo e transcriptomas de enxerto revelou que genes associados à cicatrização de feridas, divisão celular, replicação de DNA e síntese de RNA foram altamente regulados durante ambos os eventos, indicando proliferação celular ativa em ambos os haustório e na interface do enxerto.

“Além do mais, encontramos uma sobreposição entre os dados do transcriptoma deste estudo e os dados do enxerto entre Nicotiana e Arabidopsis, outra angiosperma”, relata a Dra. Michitaka Notaguchi, co-autora do estudo correspondente. As glicosil hidrolases são enzimas que visam especificamente a quebra da celulose, o principal componente das paredes celulares das plantas. Uma β-1,4-glucanase identificada em P. japonicum pertence à família da glicosil hidrolase 9B3 (GH9B3); O grupo do Dr. Notaguchi reconheceu que uma enzima da mesma família é crucial para a adesão célula a célula em Nicotiana.

Outros experimentos mostraram que P. japonicum silenciado com GH9B3 poderia formar o haustório com Arabidopsis, mas não poderia formar uma ponte funcional do xilema, o que significa que a β-1,4-glucanase de P. japonicum é parte integrante da atividade parasitária do plantar. Além disso, altos níveis de transcrição do RNA do GH9B3 foram observados durante os experimentos de enxerto artificial, demonstrando que a enzima desempenha um papel integral tanto no parasitismo quanto nos mecanismos de enxerto.

Os dados do transcriptoma gerados neste estudo podem ser usados ​​para descobrir genes e enzimas adicionais envolvidos no parasitismo de plantas. Além disso, pesquisas adicionais nessas direções ajudarão os cientistas a desenvolver abordagens moleculares específicas para chegar a alternativas sustentáveis ​​de enxerto interespécies.

Fonte da história:

materiais fornecido por Universidade de Nagoya. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.



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