O amor pelas plantas pode ser um assunto complicado. Quando o assunto é reprodução, algumas espécies de plantas, como a norte-americana Arabidopsis lyrata, desenvolveram uma estratégia fascinante conhecida como autoincompatibilidade, que os impede de se autofecundarem, promovendo assim a diversidade genética. Mas em certos casos, esta auto-incompatibilidade pode quebrar, permitindo que a planta se autofertilize. Este mistério botânico foi o foco de um estudo recente de Li e colegas, publicado na revista Natureza das Comunicações.
As principais descobertas da pesquisa giram em torno do papel do que é conhecido como S-locus. Tradicionalmente, pensava-se que mutações nos genes do locus S, responsáveis pelo reconhecimento do autopólen, poderiam causar a quebra da autoincompatibilidade. No entanto, Li e sua equipe descobriram que, no caso de Sand Cress, Arabidopsis lyrata, com alelos S homozigóticos S1S1, ou seja, plantas que têm o mesmo gene S1 de ambos os progenitores, este não é o caso. Em vez disso, eles propõem que um modificador específico de S1 não ligado ao locus S pode ser responsável pela autocompatibilidade observada em certas populações autofecundantes.
A autoincompatibilidade impede a autofecundação em certas plantas, promovendo assim a diversidade genética – um fator chave para a sobrevivência em condições ambientais variáveis. norte-americano Arabidopsis lyrata geralmente pratica essa estratégia. No entanto, algumas transições independentes para autocompatibilidade e autofecundação foram observadas, ligadas a alelos S específicos (S1 e S19). O estudo vincula ainda mais essa autocompatibilidade a esses alelos S específicos, desafiando a visão tradicional da quebra de autoincompatibilidade devido a mutações no locus S.
“Os autopolinizadores têm um potencial aumentado para estabelecer populações autossustentáveis fora de sua área natural como espécies invasoras e podem sobreviver sem insetos polinizadores. Portanto, uma melhor compreensão dos mecanismos que podem levar os polinizadores cruzados a se tornarem autopolinizadores é de grande relevância ecológica”, explica Marc Stift, ecologista evolutivo da Universidade de Konstanz e um dos autores do estudo. em um comunicado de imprensa.
Usando um método exclusivo envolvendo cruzamentos entre plantas autocompatíveis (SC) e autoincompatíveis (SI), e focando ainda mais em cruzamentos envolvendo plantas SC dos dois backgrounds S-locus mais comuns associados à autofecundação, S1 e S19, Li e colegas conseguiu fornecer fortes evidências para sua hipótese. Seu método baseava-se na determinação do sistema de reprodução de mais de 1,503 progênies desses cruzamentos, calculando um índice SC. Eles calcularam o sucesso da reprodução medindo o comprimento dos frutos. Em seu artigo, Li e colegas escrevem:
Após a polinização, os frutos se alongam para acomodar as sementes em desenvolvimento e atingem seu comprimento final uma a duas semanas após a polinização. O comprimento do fruto é um bom indicador do número de sementes. Portanto, como as sementes só podem ser contadas de forma confiável pelo menos quatro semanas após a polinização, usamos o comprimento do fruto em duas semanas como um proxy do conjunto de sementes para permitir um maior rendimento e permitir a triagem de mais plantas.
Li et al. 2023
Em seus resultados, Li e seus colegas descobriram que os cruzamentos entre plantas autocompatíveis e autoincompatíveis produziram progênies autocompatíveis e autoincompatíveis, com os alelos S do parceiro autoincompatível sendo cruciais. Em casos envolvendo o alelo S1 S, os pesquisadores descobriram que a autocompatibilidade não pode ser atribuída a uma mutação no locus S, sugerindo, em vez disso, o envolvimento de um modificador específico de S1 não vinculado.
Em outras palavras, os genes de auto-reconhecimento estavam de alguma forma envolvidos na quebra da auto-incompatibilidade no agrião-da-areia, mas não pelo mesmo mecanismo conhecido em outras espécies. Pelo contrário: “Na verdade, nossos experimentos revelaram descendência com genes de auto-reconhecimento idênticos, alguns dos quais eram auto-incompatíveis e outros completamente auto-férteis”, diz Yan Li, que conduziu os experimentos de cruzamento para seus estudos de doutorado em Constança. Isso fornece fortes evidências para o mecanismo alternativo anteriormente não comprovado envolvendo um gene modificador.
“Agora teremos que descobrir se esse mecanismo é exclusivo do agrião ou se também levou à transição de polinizador cruzado para autopolinizador em outras espécies de plantas”, acrescenta Stift.
LEIA O ARTIGO
Li, Y., Mamonova, E., Köhler, N., van Kleunen, M. e Stift, M. (2023) “Quebra de auto-incompatibilidade devido à interação genética entre um alelo S específico e um modificador não vinculado" Natureza das Comunicações, 14(1), p. 3420. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38802-0.
Imagem de capa: Arabidopsis lyrata flores. Imagem: M. Stift
