Pesquisadores descobrem os mecanismos epigenéticos da ativação induzida por sinais voláteis de genes de defesa em plantas
Por Universidade de Ciências de Tóquio com informações de Science Daily.
Os animais costumam usar sinais altamente específicos para alertar seu rebanho sobre a aproximação de predadores. Surpreendentemente, comportamentos semelhantes também são observados entre as plantas. Lançando mais luz sobre esse fenômeno, pesquisadores da Universidade de Ciências de Tóquio descobriram um desses mecanismos. Usando a Arabidopsis thaliana como um sistema modelo, os pesquisadores mostraram que plantas danificadas por herbívoros emitem “cheiros” químicos voláteis que desencadeiam modificações epigenéticas nos genes de defesa de plantas vizinhas. Esses genes subsequentemente desencadeiam sistemas de defesa anti-herbívoros.
Na natureza, muitas espécies de animais, especialmente aqueles com predadores conhecidos, sinalizam uns aos outros perigos iminentes usando uma variedade de técnicas, que vão do cheiro ao som. Agora, graças a vários estudos sobre o assunto, temos motivos para acreditar que as plantas também podem soar um alarme sob ameaça de ataque.
Estudos anteriores mostraram que, quando cultivadas perto de plantas de hortelã, plantas de soja e nabo (Brassica rapa) exibem propriedades de defesa aumentadas contra pragas herbívoras, ativando genes de defesa em suas folhas, como resultado de “espionagem” em voláteis de hortelã. Simplificando, se as folhas de hortelã forem danificadas após um ataque de herbívoro, as plantas em sua vizinhança imediata respondem ativando seus sistemas de defesa anti-herbívoros em resposta aos sinais químicos liberados pela planta de hortelã danificada. Para entender melhor esse mecanismo, uma equipe de pesquisadores de vários institutos de pesquisa japoneses, incluindo a Tokyo University of Science, estudou essas respostas na Arabidopsis thaliana, uma planta modelo amplamente utilizada em estudos biológicos.
“As plantas não danificadas ao redor expostas a odores emitidos por plantas comidas por pragas podem desenvolver resistência às pragas. Embora a indução da expressão de genes de defesa em plantas que respondem a odores seja a chave para essa resistência, os mecanismos moleculares precisos para ativar o estado induzido Neste estudo, levantamos a hipótese de que a acetilação de histonas, ou a chamada regulação epigenética, está envolvida no fenômeno do desenvolvimento de resistência”, explica o Dr. Gen-ichiro Arimura, professor da Universidade de Ciências de Tóquio e um dos autores do estudo.
Suas descobertas foram publicadas recentemente na revista Plant Physiology .
Primeiro, os pesquisadores expuseram as plantas ao β-ocimeno, um composto orgânico volátil frequentemente liberado pelas plantas em resposta a ataques de herbívoros como Spodoptera litura. Em seguida, os pesquisadores tentaram determinar o mecanismo exato de ação da defesa vegetal ativada por produtos químicos voláteis.
Os resultados foram interessantes – traços de defesa foram induzidos em folhas de Arabidopsis, presumivelmente por meio de mecanismos “epigenéticos”, que se referem à regulação gênica que ocorre devido a influências ambientais externas. Nesse caso, os produtos químicos voláteis liberados pelas plantas danificadas aumentaram a acetilação de histonas e a expressão de reguladores de genes de defesa, incluindo os genes do fator de resposta ao etileno “ERF8” e “ERF104”. A equipe descobriu que um conjunto específico de enzimas histonas acetiltransferase (HAC1, HAC5 e HAM1) eram responsáveis pela indução e manutenção das propriedades anti-herbívoras.
Os pesquisadores estão animados com a descoberta do papel que a epigenética tem a desempenhar na defesa das plantas. Segundo eles, a comunicação entre plantas por meio de compostos voláteis (conhecido como fenômeno das “plantas falantes”) pode ser potencialmente aplicada a sistemas de cultivo orgânico. Isso pode aumentar a resistência das plantas a pragas e reduzir efetivamente nossa dependência maciça de pesticidas.
“O uso efetivo das estratégias de sobrevivência natural das plantas nos sistemas de produção nos aproximará da realização de uma sociedade sustentável que resolva simultaneamente os problemas ambientais e alimentares”, conclui o Dr. Arimura.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Tokyo University of Science . Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
Multimídia Relacionada :
Diagrama de ativação induzida por sinais voláteis de genes de defesa em plantas
Referência do jornal :
Haruki Onosato, Genya Fujimoto, Tomota Higami, Takuya Sakamoto, Ayaka Yamada, Takamasa Suzuki, Rika Ozawa, Sachihiro Matsunaga, Motoaki Seki, Minoru Ueda, Kaori Sako, Ivan Galis, Gen-ichiro Arimura. Sustained defense response via volatile signaling and its epigenetic transcriptional regulation. Plant Physiology, 2022; DOI: 10.1093/plphys/kiac077
