Em uma coreografia elegante, as plantas pegam dicas de seu ambiente e as canalizam para flores, raa­zes ou galhos. Em um novo artigo na Nature Communications , a bia³loga Doris Wagner da School of Arts & Sciences e seus colegas identificaram algumas das maquinações de bastidores que levam a essas variações na arquitetura das plantas.

Ha¡ muito tempo interessado na tradução dessas entradas ambientais em caracteri­sticas físicas, Wagner e sua equipe tem estudado dois grupos principais de protea­nas que influenciam a forma da planta e o tempo das transições de desenvolvimento. As protea­nas Terminal Flower 1 (TLF1) promovem a formação de ramos. Quando éreprimido, as flores crescem. As protea­nas do Locus T (FT) de floração, por outro lado, promovem a floração em resposta a sinais sazonais, como a duração do dia. Estranhamente, as duas protea­nas são quase idaªnticas.

"Esses dois elementos tem um significado abundante", diz Wagner. "Além da floração, eles estãoenvolvidos na tuberização em batatas, formação de bulbos em cebolas, formação de gavinhas em uvas, cessação de crescimento em a¡rvores, muitas coisas."

Manipular esses genes, alguns argumentaram, poderia levar a  próxima "revolução verde", já que se poderia teoricamente "enganar" uma planta que normalmente são floresce nos longos dias de vera£o para florescer rapidamente e, assim, produzir frutos ou sementes, no curto dias de inverno com uma edição genanãtica ha¡bil de TFL1. Ou, em uma área com uma estação de crescimento mais longa, uma manipulação inteligente da arquitetura de crescimento via FT poderia encorajar uma maior ramificação e, em seguida, um desenvolvimento posterior e mais abundante de flores e frutos em muitos ramos.

As plantas já foram criadas para reduzir a atividade de TFL1. Os jardineiros de tomate podem conhecaª-las como plantas determinantes , que definem todas as flores ao mesmo tempo, em oposição a  variedade indeterminada, que continuam a se ramificar, florescer e frutificar por um período de meses. Plantas determinantes tornam a agricultura comercial mais eficiente, já que as frutas podem ser colhidas de uma são vez, em vez de passadas repetidas.

Era sabido que TFL1 e FT1 agiam em direções opostas, cada um "sintonizando" a atividade do outro, mas o mecanismo de seu antagonismo permaneceu indefinido. Em parte, isso ocorreu porque estuda¡-los apresenta um desafio tanãcnico : eles estãopresentes apenas em na­veis baixos em um número limitado de células.

Os grupos de Wagner, no entanto, haviam superado desafios semelhantes no estudo de um regulador da cromatina vegetal em trabalhos anteriores, então eles não se intimidaram em enfrentar essas duas protea­nas em duelo.

No estudo atual, para detalhar o mecanismo molecular do TFL1 e do FT1, eles primeiro olharam para ver onde o TFL1 foi encontrado nos núcleos das células vegetais, usando a espanãcie modelo Arabidopsis thaliana. Eles encontraram milhares de locais aos quais ele se ligava, agindo atravanãs do fator de transcrição FD, já que nem TFL1 nem FT de outra forma podem se ligar diretamente ao DNA. Os locais para os quais o TFL1 foi recrutado eram consistentes com seu papel na supressão da floração e na supressão expressão gaªnica .

Em seguida, os pesquisadores examinaram a relação de TFL1 e FT com LEAFY, um gene que éconhecido por dar origem a flores. Quando eles mutaram os locais onde o TFL1 regula o gene LEAFY, a protea­na LEAFY foi agora encontrada em partes da planta onde o TFL1 estãopresente.

“Tambanãm vimos algo que não espera¡vamos”, diz Wagner. "LEAFY se foi de todas as regiaµes que deveriam produzir flores."

Isso sugeriu a  equipe que um fator desconhecido pode estar ativando o gene LEAFY especificamente na porção de floração das plantas atravanãs do mesmo local atravanãs do qual o TFL1 atua. Por isso, procuraram a FT, pela sua importa¢ncia na promoção da floração. Aumentando experimentalmente a expressão de FT, eles descobriram que FT, também se ligando ao fator de transcrição FD, era necessa¡rio para atuar sobre LEAFY para promover a formação de flores.

Vendo que a FT e a TFL1 exigiam a FD para atuar, eles procuraram confirmar o desempenho dessa competição nas plantas. "Quera­amos realmente testar sua contribuição biológica: o que significa para a planta perder isso?" Wagner diz.

Eles viram que sob condições que normalmente induziriam a planta a florescer, as plantas que ainda tinham FT normal não o conseguiam. "Era um fena³tipo forte e deixou muito claro para nosque FT e TFL1 competem por este sa­tio de ligação do fator FD", diz ela.

TFL1 e FT são ma³veis e podem ser facilmente convertidos de um para outro. Wagner estãomuito interessado em aprender mais sobre seu mecanismo de ação para entender como as plantas podem "ajustar" seu crescimento para melhor se adaptar ao seu ambiente. Em um trabalho futuro, ela e seu laboratório planejam continuar trabalhando nos detalhes, incluindo como ambas as protea­nas respondem a sinais do ambiente, como a duração do dia ou a sombra sob uma a¡rvore. Ela também quer saber como eles podem controlar processos tão diferentes, como a formação de flores, bulbos ou gavinhas.

E Wagner acredita que as descobertas tem amplo potencial para aplicações em melhoramento de plantas e agricultura. “Vocaª pode imaginar culturas adaptadas localmente, talvez para um local de grande altitude no Himalaia ou talvez um local no extremo norte onde os dias são curtos”, diz ela. “Esses elementos podem atédesempenhar um papel em soluções racionais para asmudanças climáticas, criando plantas que são especificamente adaptadas para novas condições.”