Em alguns ambientes, não há como uma semente saber com certeza quando é a melhor época para germinar. Então, como uma planta se certifica de que todos os seus descendentes não sejam mortos de uma vez por um estresse ambiental inoportuno após a germinação?
Por Universidade de Cambridge publicado por Science Daily.
Na primavera, sinais como luz, temperatura e água podem sugerir às sementes que as condições são ideais para a germinação, mas uma semana depois uma seca ou geada imprevisíveis podem matar as mudas emergentes.
Então, como uma planta se certifica de que todos os seus descendentes não sejam mortos de uma vez por um estresse ambiental inoportuno após a germinação?
Há evidências de que algumas espécies de plantas produzem sementes que germinam em momentos diferentes para proteger suas gerações contra esse risco. Muitas espécies produzem sementes que podem entrar em um estado dormente e permanecer no solo por vários anos e algumas também produzem sementes que germinam em momentos diferentes dentro de uma estação.
Isso significa que, se ocorrerem flutuações ambientais letais, uma fração da prole de uma planta sobreviverá como sementes, que podem germinar em outro momento.
Essa variabilidade no tempo de germinação pode ser vista mesmo com sementes geneticamente idênticas cultivadas em um ambiente idêntico.
Na agricultura, a variabilidade no tempo de germinação pode ser um problema quando você deseja colher toda a safra ao mesmo tempo. Em vez disso, os agricultores precisam monitorar a maturidade de suas safras, medindo várias plantas individuais para estimar quando é a melhor época para a colheita.
Cientistas do Laboratório Sainsbury da Universidade de Cambridge (SLCU) usaram a planta modelo, agrião thale (Arabidopsis thaliana), para perguntar: O que faz com que sementes geneticamente idênticas germinem em momentos diferentes?
“Já sabemos que dois hormônios vegetais – ácido abscísico (ABA) que inibe a germinação e ácido giberélico (GA) que promove a germinação – interagem entre si para controlar a decisão de germinar, mas queríamos saber como essa interação cria variabilidade nos tempos de germinação entre as sementes “, disse a Dra. Katie Abley, pesquisadora da SLCU e co-autora da pesquisa publicada na eLife .
“Ao medir os níveis de variabilidade nos tempos de germinação de centenas de cepas geneticamente distintas de Arabidopsis, fomos capazes de identificar duas regiões de DNA (loci genético) que controlam quão variável é o tempo de germinação. Ambos os loci contêm genes que influenciam a sensibilidade das sementes para ABA e testes de mutantes desses genes forneceram evidências de que eles regulam a variabilidade no tempo de germinação. “
Usando essas novas informações, os pesquisadores geraram um modelo matemático da rede ABA-GA para entender como as interações entre ABA e GA podem fazer com que um lote de sementes idênticas tenha uma variedade de tempos de germinação. Eles queriam entender como a rede poderia dar origem a diferentes níveis de variabilidade no tempo de germinação.
“Descobrimos que alterar a sensibilidade ABA no modelo replicou as distribuições de tempo de germinação experimental que observamos”, explicou o Dr. Pau Formosa-Jordan, primeiro autor conjunto e agora líder do grupo de pesquisa no Instituto Max Planck para Pesquisa de Melhoramento de Plantas em Colônia, Alemanha.
“No modelo, grupos de sementes com maior sensibilidade ao ABA germinam de forma mais espalhada porque, na semeadura, cada uma dessas sementes depende de flutuações estocásticas na rede ABA-GA para passar do estado de não germinação para um estado de germinação – que é conhecido como comportamento biestável. No entanto, sementes com menor sensibilidade ao ABA chegam ao estado de germinação de forma mais rápida e síncrona após serem semeadas, sem a necessidade de flutuações estocásticas. Nosso modelo estocástico sugere um ABA- A troca biestável de GA pode gerar variabilidade nos tempos de germinação, com o tempo de germinação sendo influenciado por flutuações estocásticas nos níveis de hormônios. “
Embora os pesquisadores esperem que haja outros efeitos genéticos e biofísicos em jogo que afetam a variabilidade no tempo de germinação, seus resultados mostram que esta característica da planta é geneticamente controlada e a variabilidade alta ou baixa nos tempos de germinação pode, portanto, ser especificamente selecionada para o melhoramento genético ou para reabilitar áreas naturais com ambientes altamente variáveis.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela University of Cambridge . Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do jornal :
Katie Abley, Pau Formosa-Jordan, Hugo Tavares, Emily YT Chan, Mana Afsharinafar, Ottoline Leyser, James CW Locke. An ABA-GA bistable switch can account for natural variation in the variability of Arabidopsis seed germination time. eLife, 2021; 10 DOI: 10.7554 / eLife.59485
