O Japão na primavera é famoso por suas flores de cerejeira, ou sakura, que começam a florescer na região sul de Kyushu e brilham para cima, no remoto norte de Hokkaido. A cultivar de cerejeira mais abundante, Somei Yoshino, é o símbolo icônico da primavera, pois as árvores clonadas florescem simultaneamente em cada local, criando uma explosão fugaz de flores branco-rosadas que encantam moradores e turistas.

As previsões de floração de Somei Yoshino são feitas meses antes da floração, enquanto os visitantes planejam suas viagens e os moradores locais organizam festivais e celebrações. No entanto, devido às mudanças climáticas, os tempos de floração dessas cerejeiras estão mudando e se tornando mais difíceis de prever.

Agora, pesquisadores da Universidade de Kyushu e do Instituto de Pesquisa Florestal e de Produtos Florestais desenvolveram um modelo que usa atividade genética para prever quando os brotos da cerejeira Somei Yoshino despertam da dormência.

Suas descobertas, publicadas em 19 de setembro no periódico Plants, People, Planet, podem não apenas ajudar a melhorar a precisão das previsões de floração, mas também destacar o potencial das mudanças climáticas de ameaçar a floração na região sul do Japão.

Antes que as cerejeiras possam florescer, os brotos devem passar por duas fases de dormência, endodormência e ecodormência. Um período de temperaturas suficientemente frias durante o inverno é necessário para quebrar a endodormência, enquanto a transição para fora da ecodormência requer uma entrada de calor na primavera.

"Essa necessidade de resfriamento e aquecimento significa que os tempos de floração podem ser muito imprevisíveis", explica a primeira autora, Atsuko Miyawaki-Kuwakado, uma JSPS Research Fellow (PD) da Faculdade de Ciências da Universidade de Kyushu. "Dependendo da temperatura do outono, inverno e primavera, a floração pode ser antecipada, atrasada ou totalmente prejudicada."

Quando a ecodormência se rompe, os brotos rapidamente começam a crescer e a abrir. Mas saber quando o estágio anterior de endodomancia se rompeu é complicado, pois os brotos não mostram nenhuma mudança perceptível. No entanto, Miyawaki-Kuwakado e a autora sênior, Professora Akiko Satake da Faculdade de Ciências da Universidade de Kyushu, levantaram a hipótese de que estudar o funcionamento interno do broto poderia revelar o momento desse momento-chave.

A partir de outubro, os pesquisadores coletaram amostras de folhas e brotos todos os meses de cerejeiras Yoshino localizadas em três locais no Japão: Fukuoka no sul, Tsukuba no centro e Hokkaido no norte, capturando um instantâneo de quais genes estavam mais ativos em cada ponto do tempo.

Os pesquisadores descobriram que os brotos das cerejeiras Yoshino geralmente passavam por cinco padrões principais de atividade genética: no início do verão, verão, outono, inverno e primavera, com cada padrão de atividade intimamente correlacionado com a temperatura.

A equipe de pesquisa então se concentrou na atividade, ou níveis de expressão , de um subconjunto de genes, chamado DAM, que são associados à dormência dos brotos. Dos seis genes DAM, os pesquisadores descobriram que a atividade DAM4 desempenhou um papel fundamental na manutenção da endodormência.

"Vimos que no início do inverno, o DAM4 era altamente expresso, mas conforme cada dia passava com temperaturas abaixo de 10,1°C, a atividade do DAM4 diminuía. Uma vez abaixo de um certo limite, os brotos despertavam da dormência e floresciam quando aquecidos experimentalmente", diz Satake.

Usando um modelo baseado na atividade do DAM4, os pesquisadores concluíram que as cerejeiras Yoshino requerem cerca de 61 dias com temperaturas menores que 10,1°C para que a endodormência se quebre. A partir de dados históricos de temperatura da Agência Meteorológica do Japão, a equipe então estimou que, de 1990 a 2020, a quebra da endodormência foi atrasada em 2,3 dias por década.

Seguindo em frente, os meteorologistas podem usar os tempos estimados de despertar para melhorar suas previsões de quando os brotos de cerejeira Yoshino florescerão. Os pesquisadores também planejam refinar o modelo para prever como as mudanças climáticas podem impactar a floração.

"Sem dias frios suficientes durante o inverno, a endodormência não pode quebrar e os brotos de Yoshino não podem florescer", diz Miyawaki-Kuwakado. "Portanto, é importante prever o impacto do aquecimento global, particularmente na região sul do Japão, para que possamos tentar desenvolver estratégias para mitigá-lo."