Pesquisadores liderados pela professora Caroline Dean descobriram a base genética para variações na resposta à vernalização mostrada por plantas crescendo em climas muito diferentes, ligando mecanismos epigenéticos com mudança evolutiva.
Por John Innes Center publicado por Phys.
Vernalização é um período de frio prolongado que algumas plantas requerem antes de florescer.
Isso garante que eles só produzam flores depois de passado o frio prejudicial do inverno. A planta deve ter uma forma de “lembrar” quanto tempo frio suportou e em 2011 os pesquisadores descobriram o mecanismo que as plantas usam.
Quando passa tempo suficiente no frio, um interruptor epigenético silencia um gene repressor de florescimento chamado FLC. Essas mudanças epigenéticas são então transmitidas às células-filhas durante o resto do ciclo de desenvolvimento da planta.
Diferentes plantas têm diferentes requisitos de vernalização, já que a duração do frio do inverno que experimentam varia com a geografia e o clima .
Em uma nova pesquisa publicada na revista Science , a equipe do professor Dean descobriu como diferentes plantas definem o nível em que essa mudança epigenética é acionada.
Eles examinaram uma variedade de Arabidopsis thaliana derivada do norte da Suécia (Lov-1) e compararam-na com a variedade de referência “Columbia”. Columbia precisa de quatro semanas de frio para acionar a mudança epigenética. A variedade Lov-1 precisa de 9 semanas de frio para conseguir o mesmo, uma variação natural para lidar com invernos mais longos nas latitudes do norte.
Eles encontraram variações na sequência do genoma dentro e ao redor do próprio gene FLC. Uma combinação de quatro diferenças genéticas (polimorfismos) entre as duas variedades é responsável pela necessidade de um período mais longo de frio.
Os polimorfismos afetam modificações químicas nas proteínas histonas que envolvem o DNA. Essas modificações afetam a expressão gênica e estão por trás da memória epigenética. Os quatro polimorfismos afetam essas modificações no gene FLC, então isso mostra como eles são capazes de determinar o ponto de troca para o silenciamento do gene.
Mais pesquisas são necessárias para determinar exatamente como esses polimorfismos contribuem para a memória epigenética, já que o mecanismo em si ainda não é totalmente compreendido. Este sistema de modelo de planta é ideal para desvendar os meandros desses mecanismos e como eles se aplicam a diferentes organismos.
Esta pesquisa fornece uma explicação de como o nível no qual um estado epigenético muda é determinado em resposta a um estímulo quantitativo. Este pode ser um mecanismo geral pelo qual muitos outros organismos se adaptam a ambientes em mudança.
A Arabidopsis tem uma ampla distribuição geográfica, e adaptar seu requisito de vernalização dessa forma pode ter sido a chave para ajudá-la a crescer em diferentes climas.
À medida que nosso próprio clima muda, podemos aprender com a maneira como Arabidopsis se adaptou para ajudar a produzir novas variedades de culturas.
Mais informações: V. Coustham et al, Quantitative Modulation of Polycomb Silencing Underlies Natural Variation in Vernalization, Science (2012). DOI: 10.1126 / science.1221881
