Muitas questões sobre o desenvolvimento da planta podem ser respondidas através da observação direta. Outros, como os que envolvem o efeito das interações em nível molecular no desenvolvimento e na forma, também requerem modelagem computacional.
Dr. David Holloway e Dra. Carol Wenzel, ambos no British Columbia Institute of Technology, usar modelagem de plantas para investigar a formação da rede secundária multinervura em folhas de dicotiledôneas em seus recentes in silico artigo Plantas.
Os autores desenvolveram um modelo em nível de folha que simula a cinética intracelular e de membrana e o transporte intercelular. Com ele, eles foram capazes de analisar a dependência da padronização das veias na eficácia do fluxo de auxina através das células.
O fitohormônio auxina está envolvido na regulação do crescimento da planta e impulsiona o desenvolvimento vascular, formando veias à medida que flui pela folha. A direção do fluxo de auxina é regulada por transportadores de efluxo celular PIN-FORMED. Esses transportadores estão localizados em lados específicos das células e promovem o bombeamento de moléculas de auxina para fora das células, direcionando o fluxo. Parece haver duas tendências gerais na interação transportador-auxina: uma gradiente alocação do transportador onde a auxina se move em direção a células vizinhas com altas concentrações de auxina, e uma com fluxo alocação dependente do fluxo de auxina através das paredes e longe de altas concentrações de auxina.
Os autores combinaram gradiente e ferrolhos de sobrepor podem ser usados para proteger uma porta de embutir pelo lado de fora. Alguns kits de corrente de segurança também permitem travamento externo com chave ou botão giratório. com fluxo alocação para criar um modelo de transporte de auxina de dupla polarização. Este mecanismo simula com sucesso o desenvolvimento normal das veias primárias e secundárias. Isso inclui distribuições de auxinas transportadoras correspondentes à iniciação, extensão e canalização de uma única veia, bem como a iniciação sincronizada e sequencial de veias secundárias, controle de sua direção de extensão e conexão das secundárias à veia central (ver figura 1) .
“Depois que o modelo estático foi considerado bem-sucedido, integramos o crescimento e a divisão celular. A partir disso, pudemos mostrar como o crescimento pode expandir os padrões iniciais de nervação da resolução celular (onde a dinâmica molecular desempenha um papel) para toda a folha”, diz Holloway.
O papel dos transportadores de auxina na extensão da veia foi posteriormente investigado por modelagem da inibição química do transporte de auxina. Níveis moderados e altos simulados de inibição corresponderam bem com o que é observado experimentalmente:
A inibição moderada resultou em uma mudança de vários locais distintos de iniciação venosa para muitos locais menos distintos; um atraso na canalização da veia; conexão inibida de novas veias com as antigas; e, finalmente, perda do padrão na margem, perda da extensão da veia e confinamento da auxina na margem (ver figura 2A vs 2B). A alta inibição resultou em mais pontos de convergência de altos níveis de auxina formados na margem do que o normal, mas sem iniciar a extensão das veias (ver figura 2A vs 2C).
Holloway conclui que “a modelagem de folhas normais e inibidas pelo transporte nos permitiu identificar a dinâmica envolvida nas mudanças de fluxo direcional de auxina durante o desenvolvimento da rede de veias secundárias. Descobrimos que o transporte de auxina em escala celular produz padrões vasculares de curto alcance e demonstramos que o crescimento foliar pode ser um mecanismo simples para expandir padrões de curto alcance para a escala da folha madura”.
LEIA O ARTIGO:
David M Holloway, Carol L Wenzel, dinâmica de transporte de auxina polar de padrão de veias primárias e secundárias em folhas de dicotiledôneas, in silico Plants, 2021; diab030, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab030
