Estudo revela mecanismo genético que aumenta resistência das plantas à seca

Estudo destacou um mecanismo genético crítico que aumenta a capacidade das plantas de suportar a seca. A pesquisa revela o papel do fator de transcrição PbERF3, nativo das peras selvagens, que trabalha em conjunto com a proteína PbHsfC1a para regular genes chave na tolerância à seca. A descoberta pode auxiliar no desenvolvimento de culturas com maior resiliência à falta de água, oferecendo uma solução para as crescentes demandas ambientais de nosso tempo.

A seca impacta significativamente a produtividade agrícola e a sobrevivência das plantas. Métodos tradicionais para melhorar a resistência à seca, como o melhoramento seletivo e a modificação genética, tiveram sucesso limitado. Portanto, identificar componentes genéticos que aumentem a tolerância à seca é crucial. A pesquisa mostra que entender e manipular esses fatores genéticos pode levar ao desenvolvimento de culturas mais resilientes.

Devido a esses desafios, há uma necessidade urgente de aprofundar os mecanismos genéticos de resistência à seca para desenvolver soluções eficazes para a agricultura sustentável. Uma equipe de cientistas do Colégio de Horticultura da Universidade Agrícola de Nanjing publicou estudo sobre o assunto.

A pesquisa foca no fator de transcrição PbERF3 da pera selvagem, demonstrando seu papel na melhoria da resistência à seca ao interagir com outra proteína, PbHsfC1a. Essa interação regula a expressão de genes envolvidos no transporte de peróxido de hidrogênio e na biossíntese de ácido abscísico, críticos para a tolerância à seca.

O estudo demonstra que a superexpressão do PbERF3 em plantas do gênero Arabidopsis aumenta a resistência à seca, restaurando o equilíbrio redox e ativando vias chave de estresse hídrico. PbERF3 interage com PbHsfC1a, formando um heterodímero que se liga aos promotores dos genes PbPIP1;4 e PbNCED4, essenciais para o transporte de peróxido de hidrogênio e a biossíntese de ácido abscísico. Essa interação ativa vias de sinalização críticas que melhoram a tolerância à seca.

A supressão do PbERF3 resultou em uma redução da resistência à seca, sublinhando seu papel vital na resposta ao estresse. Além disso, a pesquisa mostra que PbERF3 estimula diretamente a transcrição do PbPIP1;4, melhorando a capacidade da planta de gerir o estresse oxidativo.

Essas descobertas revelam um novo módulo regulatório que as plantas usam para combater o estresse hídrico, fornecendo insights para o desenvolvimento de culturas geneticamente modificadas com maior resistência à seca.

"Nossas descobertas revelam uma rede regulatória crítica que as peras selvagens usam para combater o estresse hídrico. Compreender esse mecanismo abre novas possibilidades para a engenharia de culturas resistentes à seca, vital diante da crescente variabilidade climática”, disse Xiaosan Huang, um dos pesquisadores envolvidos no projeto.

Artigo descrito a partir de dados da pesquisa recebeu o seguinte resumo:

"Desastres ambientais como a seca reduzem a produção agrícola e o crescimento das plantas. O manejo redox afeta significativamente as respostas ao estresse das plantas. Um estudo anterior descobriu que o PbPIP1;4 transporta H2O2 e promove a sinalização em cascata de H2O2 a jusante para restaurar o equilíbrio redox. No entanto, este mecanismo regulatório requer investigação adicional.

Nesta pesquisa, o fator de transcrição contendo o domínio AP2 foi isolado pela triagem de Y1H da biblioteca de cDNA de pera selvagem (Pyrus betulaefolia), denominada PbERF3. A superexpressão de PbERF3 em calos de pera e Arabidopsis aumentou a resistência das plantas à seca e restabeleceu o equilíbrio redox. As transcrições do gene NCEDs foram reguladas positivamente sob estresse hídrico. A via de sinalização do ácido abscísico (ABA) relacionada ao estresse hídrico modula o PbERF3. O silenciamento do PbERF3 reduziu a tolerância à seca. Além disso, ensaios de levedura 2-híbrido, luciferase, complementação de fluorescência bimolecular e co-imunoprecipitação verificaram que PbERF3 interagiu fisicamente com PbHsfC1a. O heterodímero PbERF3-PbHsfC1a ligou-se coordenadamente ao promotor PbPIP1;4 e PbNCED4, ativando, portanto, tanto a via de sinalização H2O2 quanto a ABA.

Este trabalho revelou um novo módulo regulador PbERF3-PbHsfC1a-PbNCED4-PbPIP1;4, no qual o PbERF3 interage com o PbHsfC1a para desencadear a expressão de genes alvo. Este módulo estabelece uma interação entre o componente de sinalização H2O2 PbPIP1;4 e o componente das vias ABA PbNCED4, possibilitando uma resposta à seca.”

Mais informações em doi.org/10.1093/hr/uhae090