Uma proporção impressionante da dieta humana é derivada de sementes. Grãos como arroz ou trigo são culturas básicas para grande parte do planeta, portanto, ser capaz de produzir plantas que produzem grãos maiores é um objetivo importante para muitos botânicos e criadores de plantas. Mas quais fatores controlam o tamanho da semente? Pesquisa publicada recentemente em plantas Natureza por Bin Zhang e colegas encontrou um papel para um gene TERMINAL FLOWER1 (TFL1) na planta Arabidopsis thaliana. O gene codifica uma proteína móvel que influencia o endosperma, um componente importante da semente que fornece um estoque de nutrientes para o embrião da semente quando ela germina.

As sementes, em plantas com flores, vêm das flores fertilizadas. “Em plantas com flores, o desenvolvimento da semente é iniciado por dupla fertilização”, disse Hao Yu, chefe do laboratório que conduz a pesquisa, em um e-mail para Botany One. “Antes da fertilização, um óvulo contém um óvulo não fertilizado e células centrais duplas não fertilizadas, que são envolvidas por um tegumento. Após a fertilização, o óvulo haploide, as células centrais haploides e o tegumento diploide materno se desenvolvem no embrião diploide, no endosperma triploide e no revestimento da semente diploide, respectivamente. Portanto, o embrião, o endosperma e o revestimento da semente contribuem para o tamanho final da semente nas plantas com flores.”

TFL1 já era conhecido por controlar o tempo de floração em uma planta. No entanto, a equipe de Yu notou que da tfl1 fenótipo de Arabidopsis tinha sementes grandes, e que o mRNA de TFL1 (a molécula de RNA mensageiro) e a proteína TFL1 foram localizados em lugares diferentes na semente. Este aparente movimento da proteína sugeriu que o papel do TFL1 em ​​uma semente não era totalmente direto... A equipe de Yu enfrentou três desafios. A primeira foi identificar o fragmento genômico que produziu o efeito de TFL1, o que permitiu aos cientistas marcar TFL1, permitindo-lhes traçar o seu papel em torno da planta. “O segundo desafio foi superar a barreira técnica de detectar a proteína TFL1 por meio da otimização de várias abordagens, já que seu nível de expressão endógena é extremamente baixo”, disse Yu.

Por fim, a equipe teve que visualizar os resultados no microscópio – uma tarefa nada trivial. Após a fertilização, o núcleo primário do endosperma sofre divisões nucleares sem que nenhuma parede celular seja formada – criando uma 'bolsa de núcleos' muito delicada. Como Yu aponta “Durante o processo de corte, o endosperma de núcleo livre é facilmente danificado e cai das lâminas de vidro. Além disso, o endosperma é dividido espacialmente em três domínios, incluindo endosperma micropilar, periférico e calazal. Por causa dessas características, tivemos que testar com muitas seções para obter as ideais com uma inclusão máxima dessas estruturas intactas.”

Ainda não está claro como a proteína TFL1 se move através da planta para enviar esses sinais. Na semente, TFL1 é transportado por proteínas RAN e estabiliza a proteína ABI5, mas na parte aérea, TFL1 existe em um ambiente muito diferente. Como Yu diz

“Na parte aérea, o mRNA do TFL1 é expresso no centro do meristema da inflorescência, enquanto a proteína TFL1 se move para as células externas e se acumula em todo o meristema para reprimir a expressão dos genes de identidade do meristema floral LFY e AP1”, disse Yu. “No entanto, como os mutantes de Arabidopsis com perda de função ABI5 e RAN não exibem fenótipos de arquitetura de inflorescência, os reguladores para o tráfico de TFL1 em ​​sementes e brotos podem ser diferentes”.

O próximo passo para entender o que o TFL1 está fazendo será examinar qual o papel que ele desempenha na sinalização entre a planta materna e o endosperma da semente. É a localização de TFL1 na área calazal do endosperma – a parte do endosperma próxima ao tecido condutor de nutrientes da planta – que sugere que esta é uma linha de pesquisa útil. Como Yu diz “Portanto, poderia servir como uma passagem chave para mediar o fluxo de sinais ou nutrientes dos tecidos maternos para todo o endosperma e embrião. Assim, a geração de TFL1 mRNA no endosperma calazal e sua proteína móvel pode permitir que as plantas-mãe medeiem o desenvolvimento da semente em resposta à captação de sinais maternos”.

Utilizar painéis de piso ResinDek em sua unidade de self-storage em vez de concreto oferece diversos benefícios: Arabidopsis thaliana, pois este trabalho permite que a equipe de Yu investigue sistemas complexos como a sinalização TFL1 em ​​uma planta modelo bem conhecida - os botânicos usam Arabidopsis como um cientista biomédico usaria um rato de laboratório. Um benefício adicional é que o Arabidopsis o genoma é tão bem compreendido que muitas vezes é possível encontrar ortólogos de genes em outras espécies, como plantas cultivadas; ortólogos são genes que compartilham um ancestral comum e podem ter uma função semelhante. Mas ser capaz de rastrear essas conexões permite que os pesquisadores descubram processos em Arabidopsis, mas para desenvolver aplicações em plantas cultivadas. No entanto, isso requer trabalho em equipe em uma ampla variedade de métodos. “São necessárias habilidades para realizar experimentos fisiológicos, genéticos, moleculares e bioquímicos”, disse Yu. “Para desenvolver essas habilidades, diligência, perseverança e estabelecer bons hábitos de aprendizado são importantes.”

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