As briófitas não vasculares vivem em colônias que cobrem o solo e se assemelham a pequenas florestas. Em uma floresta real, as plantas competem por luz em diferentes camadas do dossel. Se uma planta não recebe luz solar suficiente, ela para de ramificação lateral e, em vez disso, cresce verticalmente para alcançar a luz solar.
Pesquisadores do Instituto Gregor Mendel de Biologia Molecular de Plantas (GMI) da Academia Austríaca de Ciências descobriram que a hepática Marchantia polymorpha, cujo corpo vegetal é fundamentalmente diferente do das plantas vasculares, também adapta sua arquitetura em resposta à sombra. Esses novos insights sobre a evolução das vias genéticas que governam a ramificação foram publicados em Current Biology.
As florestas são feitas de copas multicamadas nas quais árvores e outras plantas competem por luz. A luz solar insuficiente leva as plantas a regular seus padrões de ramificação para favorecer o crescimento vertical. As plantas percebem a diferença entre luz do sol direta e sombra através de fitocromos, fotorreceptores que estão universalmente presentes no reino vegetal, de algas a briófitas e plantas com flores.
“Sabemos há muito tempo que os fitocromos informam as plantas vasculares para que parem de crescer lateralmente e, em vez disso, cresçam verticalmente para evitar ou superar um vizinho sombreado”, diz a primeira autora Susanna Streubel, ex-colega de pós-doutorado do grupo Dolan no GMI. Novos ramos ao longo do caule são produzidos a partir dos meristemas laterais, os centros geradores de células-tronco vegetais que favorecem o crescimento lateral. “Essa resposta à sombra requer que a atividade dos meristemas laterais seja interrompida.”
As hepáticas reduzem a ramificação na sombra
Os pesquisadores levantaram a hipótese de que as hepáticas, briófitas não vasculares que supostamente se assemelham às primeiras plantas colonizadoras de terra, também têm um mecanismo para adaptar seu padrão de ramificação às mudanças. condições de luz. Como as plantas vasculares, possuem meristemas e são capazes de se ramificar. No entanto, em contraste com as plantas vasculares que se ramificam lateralmente abaixo da ponta ou do ápice, as briófitas se ramificam apenas no ápice em um mecanismo chamado ramificação dicotômica.
Os pesquisadores fenotiparam as hepáticas e descobriram que, em plena luz branca, o corpo plano da hepática, também conhecido como talo, ramificava-se regularmente. “Na sombra simulada, no entanto, muitos meristemas de hepáticas ao longo do eixo principal de crescimento ficaram dormentes e não produziram ramos. Assim, o talo expressa características de evitar a sombra”, diz Streubel. Como as hepáticas também usam fitocromos, os pesquisadores analisaram mutações que afetam o fitocromo e os genes associados ao fitocromo. Eles demonstraram que, de forma semelhante às plantas terrestres vasculares, a via de sinalização do fitocromo orienta a resposta de evitar a sombra nas hepáticas.
Evolução independente da regulação molecular?
Dolan e sua equipe procuraram reguladores genéticos adicionais de ramificação dicotômica e atividade de meristema em M. polymorpha. Ao examinar padrões de expressão gênica em plena luz branca vs. Sombra, eles descobriram que um fator de transcrição chamado MpSPL1 e um microRNA específico da hepática (miRNA) têm efeitos antagônicos na função do meristema: MpSPL1 é essencial para tornar os meristemas inativos, enquanto o miRNA específico da hepática os ativa.
Esses resultados contrastam parcialmente com o conhecido mecanismo molecular de ramificação lateral regulada pela luz em Arabidopsis thaliana, o modelo mais estudado de plantas vasculares. De fato, embora os genes que controlam a ramificação regulada pela luz em Arabidopsis também pertençam à família SPL e sejam alvos de miRNAs, eles estão evolutivamente distantes daqueles agora identificados na hepática.
Com esses resultados, a equipe especula que os mecanismos moleculares que regulam a ramificação podem ter evoluído independentemente em briófitas e Plantas vasculares. “No geral, nossas descobertas demonstram que um mecanismo parcialmente conservado de miRNA regulado por fitocromo e atividade do gene SPL controla a ramificação em famílias completamente divergentes de terras plantas com modos de ramificação fundamentalmente diferentes”, diz o líder do grupo GMI, Liam Dolan, o autor correspondente do estudo.
