maximizando o crescimento das colheitas — ScienceDaily

Os cientistas da UC Riverside avançaram significativamente na corrida para controlar as respostas das plantas à temperatura em um planeta em rápido aquecimento. A chave para esse avanço é o miRNA, uma molécula quase 200.000 vezes menor que a espessura de um fio de cabelo humano.

Com aumentos moderados de temperatura, as plantas crescem mais altas para evitar o solo mais quente e obter ar mais fresco. Um estudo histórico publicado na revista Natureza Comunicações demonstra que microRNA ou miRNA é necessário para este crescimento. O estudo também identifica quais moléculas de miRNA – dentre mais de 100 possibilidades – são as essenciais.

“Descobrimos que sem miRNA as plantas não crescerão, mesmo se aumentarmos as temperaturas, mesmo na presença de hormônios de crescimento adicionados”, disse Meng Chen, professor de botânica da UCR e coautor do estudo.

O RNA é um ácido nucléico presente em todas as células vivas, e seu papel é atuar como um mensageiro carregando instruções do DNA de uma célula para a criação de uma variedade de proteínas. MicroRNA também é necessário para o desenvolvimento saudável em células biológicas. Ele é criado para se ligar a um alvo de RNA específico e impedir que esse alvo crie o que foi projetado para fabricar.

“O miRNA inibe a produção de seu RNA alvo induzindo uma clivagem em seu alvo ou inibindo a tradução de seu RNA alvo em outra proteína”, disse o professor de botânica da UCR e coautor do estudo, Xuemei Chen.

O laboratório de Xuemei Chen na UCR ajudou a descobrir o miRNA nas plantas. O laboratório de Meng Chen identificou anteriormente componentes envolvidos nos estágios iniciais da sensibilidade à temperatura das plantas. Os dois grupos de cientistas uniram forças para saber se o miRNA, tão importante em outras formas de vida, também desempenha um papel nas respostas de temperatura das plantas.

Para este teste, os cientistas observaram apenas aumentos moderados na temperatura, de 21 a 27 graus Celsius. Para referência, a média da temperatura ambiente é de cerca de 20°C. “Não analisamos as respostas ao estresse. Queríamos estudar a detecção de temperatura sem aumentá-la a um nível que mataria as plantas”, disse Meng Chen.

Os pesquisadores pegaram a Arabidopsis, uma pequena planta com flores relacionada à mostarda e ao repolho, e estudaram formas mutantes com níveis muito baixos de miRNA. Sem o miRNA, a Arabidopsis mutante não poderia responder à mudança de temperatura crescendo como deveria.

Então eles fizeram um experimento genético. “Perguntamos se poderíamos fazer mutações adicionais no mutante Arabidopsis deficiente em produzir miRNAs e restaurar sua capacidade de sentir a temperatura”, disse Xuemei Chen. O segundo experimento funcionou “perfeitamente”, disse ela, e revelou um gene responsável por restaurar os níveis de miRNA, bem como as habilidades de detecção de calor da planta.

Em seguida, a equipe enfrentou o desafio de procurar o miRNA preciso envolvido na resposta à temperatura. Arabidopsis fabrica 140 moléculas de miRNA. Os cientistas presumiram que os níveis das moléculas responsáveis ​​aumentariam com a temperatura, mas não foi assim que aconteceu.

Lembrando que o miRNA se liga e desliga as moléculas de RNA alvo, a equipe, em vez disso, analisou os níveis de moléculas de RNA alvo que eram diferentes na planta mutante original de Arabidopsis e na segunda planta mutante que eles criaram.

“Olhando para isso, encontramos os alvos de 14 miRNA alterados e, ao lado dos alvos, também encontramos o miRNA”, disse Xuemei Chen.

Tendo identificado as moléculas corretas de miRNA, a equipe finalmente montou uma imagem abrangente da resposta à temperatura. Envolve duas partes essenciais: as moléculas que sentem a temperatura e a auxina, um hormônio que permite uma resposta ao que foi sentido ao promover o crescimento da planta.

“Entre o sensor e o respondedor está o miRNA. Sem ele, as plantas podem sentir o calor, mas não podem responder a ele crescendo. Chen disse.

Durante seus experimentos, a equipe descobriu que o miRNA também é necessário para a resposta das plantas à sombra refletida das plantas vizinhas.

“Nossa descoberta ligou os pontos entre três elementos encontrados em todas as plantas que são essenciais para as respostas das plantas a seus ambientes”, disse Meng Chen. “Isso inclui sensores que monitoram mudanças de temperatura e luz, hormônios que impulsionam o crescimento das plantas e miRNA que controlam o desenvolvimento das plantas”.

Os pesquisadores esperam que suas descobertas possam ser usadas para aumentar o rendimento das colheitas à medida que o clima muda.

“O potencial é que possamos usar isso para manipular as respostas das plantas às condições locais de temperatura e luz e controlar seu crescimento em diversos ambientes”, disse Meng Chen.

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