Tecnologia Científica

Equipe descobre um novo papel para uma molécula conhecida como hormônio vegetal
Os pesquisadores mostram que o ACC tem um papel crítico na polinização e produção de sementes, ativando proteínas semelhantes às envolvidas nas respostas do sistema nervoso em humanos e animais.
Por Universidade de Maryland - 14/08/2020


ACC facilita a fertilização. Os tubos polínicos (manchados de azul) fertilizam apenas alguns dos óvulos quando há menos ACC. A fertilização bem-sucedida é vista como pontos azuis dentro dos óvulos brancos. Crédito: Dr. Wangshu Mou

Pesquisadores da Universidade de Maryland (UMD) descobriram um papel inteiramente novo para uma conhecida molécula de planta chamada ACC, fornecendo o primeiro exemplo claro de ACC agindo por conta própria como um provável hormônio vegetal. Assim como em humanos e animais, os hormônios nas plantas carregam mensagens para sinalizar e desencadear processos essenciais para a saúde e funcionalidade das plantas, desde a reprodução até a defesa. Sem esses processos, as plantações não podem se reproduzir e prosperar para fornecer os alimentos de que precisamos para alimentar uma crescente população global. Em uma nova publicação na Nature Communications, os pesquisadores mostram que o ACC tem um papel crítico na polinização e produção de sementes, ativando proteínas semelhantes às envolvidas nas respostas do sistema nervoso em humanos e animais. Essas descobertas podem não apenas mudar os livros que anteriormente atribuíam respostas das plantas ao hormônio etileno em vez do ACC, mas também podem abrir a porta para novas pesquisas para melhorar a saúde das plantas e o rendimento das colheitas.

"Existem várias coisas novas sobre este artigo", explica Caren Chang, UMD. "Mas o principal impacto é que ele introduz um novo regulador de crescimento vegetal ou hormônio vegetal , ao lado de um pequeno punhado de outras publicações. Não é uma molécula recém-identificada, mas nunca foi pensada antes como um hormônio vegetal, apenas como o precursor do etileno. "

Chang, professor de Biologia Celular e Genética Molecular e professor afiliado de Ciência de Plantas e Arquitetura Paisagística apoiado pela Estação Experimental de Agricultura de Maryland (MAES), explica que o etileno é um dos cinco principais hormônios vegetais e tem sido estudado há mais de um século. É importante para muitos processos que são vitais para a saúde das plantas e produção agrícola, incluindo amadurecimento de frutas, respostas de estresse a inundações e secas, defesas de plantas contra doenças, germinação e floração.

“Em grande parte das pesquisas, o ACC tem sido usado no lugar do etileno, sabendo que é um precursor que as plantas convertem em etileno. Isso porque o ACC é fácil de trabalhar na forma de pó e pode até ser pulverizado na planta, mas funcionando com etileno é muito difícil porque é um gás. Portanto, os pesquisadores têm usado o ACC por décadas no lugar do etileno, e a literatura interpretaria as respostas observadas como respostas ao etileno. O que nosso artigo mostra é que uma resposta do ACC não é necessariamente uma resposta do etileno . Embora o etileno seja um hormônio vegetal importante com seu próprio conjunto de funções, algumas dessas respostas que foram atribuídas ao etileno por meio do ACC podem, na verdade, ser respostas ACC separadas, agindo como um regulador de crescimento ou o próprio hormônio. "

Essa descoberta abre a porta para muitos artigos ao longo de décadas de pesquisa, bem como livros didáticos e educação futura sobre as respostas dos hormônios vegetais, a serem revisados ​​caso o ACC esteja realmente desencadeando processos vegetais importantes anteriormente atribuídos ao etileno .

Segundo Chang, o trabalho também apresenta avanços na reprodução das plantas. “No campo da reprodução das plantas, existem muitas etapas que são críticas na polinização, e uma delas requer que o pólen chegue aos óvulos para realmente produzir uma semente”, diz Chang. "Nosso trabalho mostra que a sinalização ACC no óvulo está envolvida em fazer com que o tubo polínico gire e entregue efetivamente o pólen, o que o torna essencial para a produção de sementes . É provavelmente o primeiro exemplo que mostra como o tecido do óvulo materno realmente ajuda a atrair o tubo polínico . " E isso não é um efeito pequeno, Chang enfatiza. "O número de sementes praticamente dobra na presença de ACC. Há potencial aqui para melhorar o número de sementes,
 
Liderado por José Feijó, outro professor de Biologia Celular e Genética Molecular e professor afiliado de Ciência de Plantas e Arquitetura Paisagística, outro grande achado deste artigo mostra conexões claras entre as vias de sinalização de hormônios humanos, animais e vegetais ao identificar um receptor potencial para a atividade de ACC .

“O paralelo mais interessante é a comunicação célula-célula”, explica Feijó. "Os receptores de glutamato animais são proteínas necessárias para que a informação salte de um neurônio para o outro, seja por impulso elétrico ou por sinalização de cálcio, que é essencial para coisas como a memória. Problemas nos processos mediados por receptores de glutamato são conhecidos por serem relacionado à neurodegeneração e depressão. "

Chang acrescenta: "Esses receptores foram encontrados no sistema nervoso humano, e os neurocientistas os têm estudado para o desenvolvimento de medicamentos para tratar problemas do sistema nervoso como a depressão. Eles descobriram que o ACC pode realmente afetar o sistema nervoso em humanos. Portanto, decidimos examinar para os mesmos receptores, chamados de receptores semelhantes ao glutamato (GLRs) nas plantas, para ver se eles respondem ao ACC nas plantas. Descobrimos que o ACC pode realmente afetar os GLRs nas plantas. "

Essa descoberta abre um caminho totalmente novo de pesquisa em biologia vegetal e aponta para semelhanças entre plantas e humanos que atualmente não são bem compreendidas. “Nas plantas , todos os GLRs parecem transmitir funções relacionadas à comunicação, seja para trazer genes masculinos e femininos para dentro de um ovo, seja em sistemas de alerta e defesas de patógenos ou de estresse”, diz Feijó.

"As tendências emergentes sugerem que os GLRs são a base da sinalização elétrica de longa distância através do sistema vascular da planta, onde danos aos tecidos em uma folha informam a planta inteira para criar substâncias desagradáveis ​​para deter os insetos. Todas essas linhas parecem apontar para a existência de comunicação elétrica dentro da planta tecidos e órgãos, e que essas funções envolvem GLRs. Esta é uma evolução paralela interessante de uma função para os receptores de glutamato à medida que eles evoluíram para serem associados ao sistema nervoso animal para desempenhar funções semelhantes. "

Com o ACC como um novo candidato, ativando GLRs e todos os papéis recém-descobertos que desempenha como hormônio vegetal, Chang e a equipe estão entusiasmados com os rumos que esse trabalho pode seguir. "Ainda há muita pesquisa a ser feita para ver como tudo isso está acontecendo e pode ser usado em diferentes safras, mas todas essas novas pesquisas podem acontecer agora."

 

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