Estudo revela funcionamento de relógios biológicos em plantas sob condições naturais

Estudo investigou como os processos moleculares associados aos relógios circadianos das plantas funcionam em ambientes naturais. Usando a planta Arabidopsis halleri como modelo, pesquisadores identificaram como sinais temporais circadianos se combinam com informações sobre luz e temperatura para regular uma via de sinalização intracelular. A pesquisa revelou múltiplos pontos de entrada de estímulos ambientais nessa via de sinalização e flutuações de 24 horas na sensibilidade ambiental, sob condições de campo.

O estudo, que apresenta abordagens de valor universal para a investigação de processos regulados pelo ritmo circadiano em condições naturais, foi realizado com o objetivo de compreender melhor como plantas integram sinais internos e externos para responder às mudanças ambientais. As plantas, ao longo do dia, precisam sincronizar seu relógio biológico com variações na luz e na temperatura para desencadear respostas celulares adequadas.

A pesquisa utilizou várias abordagens de modelagem para interpretar os dados coletados, destacando que o relógio circadiano e a temperatura são reguladores-chave dessa via de sinalização nas condições naturais. Os pesquisadores identificaram potenciais etapas de atraso entre os componentes da via e flutuações diárias na resposta da via a sinais de temperatura, que lembram o processo de "gating" circadiano. Esse fenômeno é onde a sensibilidade de uma planta a um estímulo ambiental varia ao longo do ciclo de 24 horas, dependendo da fase do relógio circadiano.

Uma das descobertas centrais foi a influência significativa do gene AhgCCA1 na abundância do transcrito AhgSIG5 e a influência deste na abundância do transcrito AhgpsbD BLRP. Esses resultados sugerem que, em uma população natural de plantas, um sinal é transmitido do oscilador circadiano para a transcrição de genes nos cloroplastos, modulando a resposta das plantas às condições de luz e temperatura.

Além disso, os pesquisadores observaram que a oscilação de AhgSIG5 em condições de campo apresentava uma fase mais tardia em comparação com as condições controladas de laboratório. Essa diferença sugere que as respostas agudas do transcrito ao amanhecer imediato, observadas em laboratório, estão ausentes sob condições naturalmente variáveis.

O estudo também identificou variações sazonais na acumulação máxima dos transcritos AhgCCA1, AhgSIG5 e AhgpsbD BLRP, que refletem a influência das temperaturas mais baixas na amplitude do oscilador circadiano. Essas descobertas revelam como o relógio circadiano das plantas mantém uma estabilidade notável em condições ambientais complexas e flutuantes.

Os resultados desta pesquisa são importantes não apenas para a biologia circadiana, mas também para a agricultura, especialmente no contexto das mudanças climáticas. Entender como as plantas integram e respondem aos sinais ambientais pode ser crucial para prever como as culturas agrícolas responderão a futuras condições climáticas, possibilitando o desenvolvimento de plantas mais resilientes.

O estudo sugere que as abordagens usadas podem ser aplicadas a outras vias de sinalização que respondem a oscilações diárias e a estímulos ambientais. Isso pode ser crucial para entender como os processos circadianos regulam as respostas das plantas em um clima cada vez mais imprevisível.

Mais informações podem ser obtidas em doi.org/10.1073/pnas.2402697121