RNAs maternos determinam o sucesso de sementes híbridas

Pesquisadores do Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular de Plantas descobriram que pequenas moléculas de RNA podem ser as responsáveis pelo fracasso de sementes híbridas em plantas Brassicaceae. Esses RNAs são transferidos da planta materna para o endosperma, onde regulam a expressão gênica. A ausência dessas moléculas impede o desenvolvimento do endosperma e, consequentemente, da semente, impedindo o sucesso da hibridização.

O estudo, conduzido pelo grupo de pesquisa liderado por Claudia Köhler, investigou a família Brassicaceae, que inclui plantas como mostarda, brócolis e colza.

Ao cruzar espécies diferentes, os cientistas observaram a perda de metilação do DNA e a descondensação da cromatina no endosperma das sementes incompatíveis, o que está diretamente relacionado à redução dos pequenos RNAs maternos.

Esses RNAs, chamados sirenRNAs, são cruciais para a regulação da expressão gênica e para a manutenção da viabilidade do endosperma.

Os cientistas descobriram que a redução dos sirenRNAs maternos nos cruzamentos híbridos leva a um aumento na expressão de genes da família AGAMOUS-like (AGLs), que desempenham papel central no desenvolvimento do endosperma. Esses genes estão localizados em regiões pericentroméricas do genoma e são ativados quando a metilação do DNA diminui, comprometendo o desenvolvimento da semente.

Os resultados da pesquisa sugerem que a manipulação dos níveis de sirenRNAs poderia aumentar as chances de sucesso na hibridização entre diferentes espécies de plantas.

O estudo ainda mostrou que a alteração na dosagem do genoma materno pode restaurar os níveis de sirenRNAs e permitir o desenvolvimento normal das sementes híbridas, indicando que esses pequenos RNAs são um elemento sensível à dosagem e essencial para o sucesso da reprodução.

Além disso, os cientistas observaram um fenômeno semelhante em moscas-das-frutas: pequenos RNAs maternos protegem contra desordens genéticas, mostrando que esses mecanismos podem ser comuns a outros organismos além das plantas.

O próximo passo da pesquisa será entender como esses RNAs são gerados e transferidos para o endosperma, o que pode abrir caminho para novas técnicas de melhoramento genético e aumento da resiliência das culturas.

Mais informações podem ser obtidas em doi.org/10.1038/s41477-024-01844-3