Desvendando os pequenos segredos para cultivar as maiores flores do mundo

Em algum momento de suas vidas, todos os biólogos e entusiastas de plantas enfrentam a mesma pergunta estranha e desconfortável: “qual é a sua planta favorita?”Embora eu não tenha uma boa resposta para isso, se você perguntar Dr Jeanmaire Molina, ela não hesitará e dirá que sua planta favorita no mundo é Raflésia. E para ser justo, essas plantas são bastante intrigantes.

Raflésia é um gênero com 41 espécies nativas das florestas tropicais do Sudeste Asiático, da Tailândia à Malásia Central. Essas plantas – conhecidas como Padma (indonésio e malaio) ou Patma (javanês) nos idiomas locais – desperta a curiosidade de todos por diversos motivos. Primeiro, elas detêm o recorde das maiores flores do mundo, com algumas espécies produzindo flores com cerca de um metro de diâmetro. Se isso não fosse chamativo o suficiente, estes flores emitem calor e têm um cheiro característico de carne em decomposição que atrai as moscas carniceiras que os polinizam. Em segundo lugar, estas plantas pertencem a um seleto grupo de plantas ao qual apenas 1% das espécies de plantas com flores conhecidas pertencem: as plantas parasitas. Embora existam muitos tipos diferentes de plantas parasitas, Raflésia é conhecido por ser um holoparasita, o que significa que eles não fabricam seus próprios alimentos por meio da fotossíntese, como faz a maioria das plantas. Em vez disso, ele usa uma estrutura absorvente chamada haustório extrair água e nutrientes das plantas que infestam – o que, no caso de Raflésia, são apenas as vinhas do gênero tetrastigma. Em terceiro lugar, e provavelmente uma das suas características mais marcantes, é que Raflésia perdeu completamente o genoma do cloroplasto, levantando questões sobre se ainda podemos considerá-la uma planta.

Por mais fascinantes que sejam, não é surpresa que essas plantas tenham aparecido com frequência na cultura pop, desde Vileplume de Pokémon a Stranger Things' Demogorgon. No entanto, estas plantas estão criticamente ameaçadas, com 60% das espécies deste gênero enfrentam grave risco de extinção devido à degradação dos seus habitats naturais. Por esta razão, diferentes esforços têm sido empreendidos para propagá-los, e aqui começa o desafio (e as dores de cabeça associadas).

A Dra. Jeanmaire Molina é originária das Filipinas, o país com mais Raflésia espécies (pelo menos 13). No entanto, seu primeiro encontro com Raflésia foi durante uma viagem de campo à Malásia em 2004 como parte de seus estudos de pós-graduação. Em entrevista à Botany One, Molina comentou que este encontro de amor à primeira vista, como ela o descreveu, abriu o caminho para a missão da sua vida: compreender a biologia das espécies de Rafflesia e procurar formas eficazes de propagá-las. Esta viagem de campo foi o início da aventura de Molina para estudar o “Panda do Mundo Vegetal” e, naturalmente, procurar financiamento para a sua investigação – incluindo uma campanha de crowdfunding intitulada “Se Lady Gaga pudesse usar uma flor, seria Rafflesia”. No final, não foi Gaga, mas o Jardim Botânico dos Estados Unidos, Agência Federal com mais de dois séculos de experiência em conservação de plantas, que financiou a pesquisa de Molina para tentar propagar o “Panda do Mundo Vegetal”, como ela o chamou.

Até o momento, a melhor maneira de propagar o Raflésia espécie parece estar enxertando Raflésia-infetado tetrastigma a um porta-enxerto não infectado – uma técnica que tem sido usada em Jardim Botânico de Bogor (Bogor, Indonésia) para produzir diversas flores para suas coleções vivas. Em contraste, os esforços para propagar espécies de Rafflesia através de sementes não tiveram sucesso em geral. Em um estudo prévio por Molina e seus colegas do Jardim Botânico dos Estados Unidos, eles tentaram induzir a germinação de R. speciosa sementes usando vários reguladores de crescimento renomados, incluindo estrigolactonas, que são conhecidos por promover a germinação de outras plantas parasitas. Porém, não importa o composto ou sua concentração, nenhuma semente germina. Este mesmo cenário frustrante foi repetido em vários outros artigos de diferentes grupos de pesquisa, levando Molina a querer se aprofundar na biologia de Raflésia sementes, interesse que resultou em seu mais recente artigo, publicado na revista Plants, People, Planet. E quando digo “aprofundar”, estou falando sério, já que esta pesquisa foi a primeira a construir e estudar o transcriptoma de Raflésia sementes, isto é, os genes nelas expressos.

Molina e sua equipe avaliaram o transcriptoma de Rafflesia speciosa sementes com as de quatro outras espécies de plantas: Arabidopsis, Gritar, Cuscutae Anoectochilus. Arabidopsis serve como espécie modelo de planta e seus genes têm sido amplamente estudados, tornando-se uma referência obrigatória para quase todos os estudos de biologia molecular. Por outro lado, Gritar e Cuscuta também são plantas parasitas semelhantes a Raflésia, e tê-los no estudo poderia informar se Raflésia as sementes funcionam como as de outros parasitas. Finalmente, Anoectochilus é um micoheterotrófico orquídea que depende de fungos micorrízicos durante a germinação das sementes. Esta última espécie foi incluída no estudo para avaliar a possibilidade de que Raflésia depende de microrganismos para germinação, o que deve estar refletido em seus genes.

Os resultados deste trabalho mostraram que Raflésia as sementes expressam um conjunto de genes também encontrados nas sementes de plantas parasitas. Esses genes são conhecidos como “genes parasitas centrais” e estão relacionados a processos comuns a todas as plantas parasitas, processos comuns a todas as plantas parasitas, como a degradação dos tecidos do hospedeiro e a formação de haustórios.

Ainda assim, os autores foram surpreendidos por algumas ausências notáveis ​​no Raflésia transcriptoma: D14 e genes relacionados à síntese de carotenóides. D14 é um gene responsável por orquestrar a germinação de Gritar sementes em resposta às estrigolactonas e a inibição da síntese de carotenóides provou ser uma questão chave para a germinação de sementes de plantas parasitas. A ausência desses genes no Rafflesia O transcriptoma explica a falha na germinação de suas sementes usando técnicas de outras plantas parasitas. Vale lembrar que Molina e sua equipe não tiveram sucesso no uso de estrigolactonas para estimular Raflésia germinação? Este estudo mostra porquê: as sementes não têm os genes para responder a este composto! Da mesma forma, os inibidores da síntese de carotenóides não estimularam a germinação desta espécie, uma vez que esta não produz estas substâncias em primeiro lugar. Em conjunto, esses resultados indicam que o metabolismo do “Panda do mundo vegetal” é mais diferente do que esperávamos, e sua propagação não pode ser feita com a mesma lógica de outras plantas parasitas.

Outra ausência notável no Raflésia o transcriptoma da semente era RAM2, um gene associado à simbiose micorrízica em Anoectochilius. Este resultado sugere que Raflésia pode contar com algo diferente desse tipo de interação com fungos para obter nutrientes. Em vez disso, o Raflésia o transcriptoma exibiu uma maior proporção de genes relacionados ao metabolismo dos ácidos graxos em comparação com as outras espécies de plantas estudadas. Esta descoberta destaca a importância da degradação e do metabolismo dos ácidos graxos em Raflésia germinação de sementes, especialmente porque essas espécies são conhecidas por terem propriedades oleosas endospermas. O transcriptoma da semente de Rafflesia também mostrou vários genes associados à formação do haustório, estrutura estimulada por vários compostos produzidos pelo seu hospedeiro. tetrastigma. Como resultado, Molina e sua equipe sugerem que “testar estes compostos em experimentos de germinação de sementes de Rafflesia pode valer a pena no futuro".

No geral, o estudo de Molina e sua equipe nos deu um passo mais perto da compreensão da biologia das sementes de Raflésia –um conhecimento que contém a promessa de desvendar a chave para o sucesso da sua propagação e conservação. Esperamos que estudos futuros em Raflésia a germinação pode se basear no estudo da equipe de Molina e (dedos cruzados!) se divertir com resultados bem-sucedidos, em vez de novas dores de cabeça. Mais do que isso, a equipe tem grandes aspirações:

"Acreditamos que a Rafflesia tem um potencial de envolvimento significativo e inexplorado. Esperamos que este estudo do transcriptoma de sementes nos aproxime de uma realidade em que jardins botânicos em todo o mundo cultivam Rafflesia para conservação, ao mesmo tempo que aumentam a consciência pública e a apreciação de uma maravilha evolutiva."

A parceria entre Molina, o Jardim Botânico dos Estados Unidos e novos colegas das Filipinas já está realizando novas viagens de campo e vários novos testes de propagação. Esperamos que a sua investigação nos ajude a continuar a elucidar a biologia destas espécies excepcionais, aproximando-nos cada vez mais de uma técnica que nos permitirá apreciar Raflésia no jardim botânico mais próximo e no seu habitat natural e que ajudará mais pessoas a encontrar Raflésia uma nova planta favorita.

LEIA O ARTIGO:
Molina, J., Wicaksono, A., Michael, T. P., Kwak, S. H., Pedales, R. D., Joly‐Lopez, Z., … & Purugganan, M. D. (2023). The seed transcriptome of Rafflesia reveals horizontal gene transfer and convergent evolution: Implications for conserving the world’s largest flower. Plants, People, Planet. https://doi.org/10.1002/ppp3.10370

Carlos A. Ordóñez-Parra
Carlos (ele/ele) é um ecologista de sementes colombiano, atualmente fazendo seu doutorado na Universidade Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte, Brasil) e trabalhando como Editor Científico na Botany One. Você pode segui-lo no Twitter em @caordonezparra.

Tradução para espanhol e português de Carlos A. Ordóñez-Parra. (em progresso)

Capa: Rafflesia arnoldii. Imagem: LukeTriton/Wikimedia Commons