As complexas redes e vias de sinalização que equipam as plantas para lidar com os desafios ambientais em ambientes terrestres se desenvolveram ao longo do tempo evolutivo. Expor plantas a novos ambientes apresenta oportunidades para entender como as plantas se ajustam a condições fora de sua experiência evolutiva. O voo espacial é um desses ambientes e entender como as plantas funcionam fora dos limites da Terra também é essencial para a exploração espacial. As plantas respondem ao voo espacial de maneiras que dependem da espécie, ecótipo, genética e até órgãos. O impacto fisiológico do voo espacial é refletido nos padrões de expressão gênica. Por exemplo, plantas cultivadas em voos espaciais Arabidopsis as raízes tendem a ser menores, têm menos raízes laterais e desenvolvimento de pêlos radiculares mais curtos do que seus controles terrestres. Aspectos dessas morfologias no ecótipo Columbia (Col-0) sugerem uma relação entre a regulação negativa de vários genes de peroxidase em voos espaciais.

A pesquisa sobre como a planta modelo Arabidopsis thaliana responde aos voos espaciais impulsiona a exploração do espaço profundo, a colonização planetária e nossa compreensão das respostas moleculares básicas das plantas diante de novos ambientes. Créditos das imagens: Estação Espacial Internacional – http://sen.com/features/how-to-watch-and-photograph-the-international-space-station; Estufa marciana – https://www.humanmars.net/2016/08/mars-greenhouse-by-nasa.html; Inflorescência de Arabidopsis – Anna-Lisa Paul; e gráfico do mapa de calor do transcriptoma em voo espacial de Paul et al., (2013) BMC Plant Biology 13: 112 (acesso aberto/domínio público).

Em estudo recente por sng et ai. e publicado na AoBP, um gene induzido por voo espacial de função desconhecida foi investigado por seu potencial envolvimento em funções relacionadas a ROS em Arabidopsis raízes. Sua análise de quão diferentes Arabidopsis plantas respondem ao espaço resultou na descoberta de um gene previamente não caracterizado (Meu Deus1), que foi consistentemente induzido no espaço. Esta pesquisa revelou que Meu Deus1 pertence à família de proteínas CONSTANS-Like e está envolvida na manutenção da via de espécies reativas de oxigênio, que parece ser uma característica importante da adaptação fisiológica das plantas ao ambiente de voo espacial. Também mostra que os experimentos de voos espaciais podem ser usados ​​como uma plataforma para descobrir novas funções gênicas e fornecer mais informações sobre a biologia das plantas terrestres.

Pesquisador Destaque

A Dra. Anna-Lisa Paul é professora pesquisadora no departamento de Ciências Hortícolas da Universidade da Flórida, no programa de Biologia Molecular e Celular de Plantas. Paul é um biólogo molecular de plantas com interesse em como as plantas respondem ao estresse abiótico, particularmente no nível de expressão gênica. Locais associados a voos espaciais fornecem uma oportunidade para explorar respostas genômicas de plantas a um novo ambiente; aquele que está fora da experiência evolutiva dos organismos terrestres. Esta plataforma única apresenta um pano de fundo pelo qual as estratégias adaptativas no nível da expressão gênica podem ser observadas à medida que são adotadas para lidar com um estresse de novo. Paul e seu colega Robert Ferl lançaram e analisaram dez experimentos de voos espaciais entre 1999 e 2018, que exploraram principalmente os efeitos do ambiente de voos espaciais nos padrões de expressão gênica e transdução de sinal na planta modelo. Arabidopsis thaliana.

A pesquisa atual está focada em avaliar as respostas epigenômicas de Arabidopsispara o ambiente de voo espacial. Paul também serviu à comunidade de biologia espacial como editor-chefe da revista Gravitational and Space Research, como membro do ISS Standing Review Board, no GeneLab Science Council e como presidente da American Society for Gravitational and Space Research. .