Expressão específica de alelo (ASE) durante a regeneração de brotos. a, b Gráficos de pontuação PCA de expressão de alelos em amostras de cada fase da organogênese direta e indireta da parte aérea, cada ponto representando uma réplica biológica independente. c Diagrama de Venn exibindo os números de ASEGs e as estatísticas de frequência de sua ocorrência em cada amostra de fase. d Diagramas de Venn exibindo os números de ASEGs dependentes de fase em amostras em fases regeneradas em comparação com as amostras de explantes. e, f Padrões de expressão alélica de reguladores mestres universais de formação de calos e regeneração de brotos, respectivamente. Crédito:Pesquisa em Horticultura (2024). DOI:10.1093/hr/uhae027 Compreender a regeneração vegetal em nível molecular é fundamental para avanços na transformação genética e edição do genoma. Estudos anteriores sublinharam a importância da metilação do ADN em organismos modelo, mas os mecanismos específicos em plantas lenhosas como o choupo híbrido permanecem largamente inexplorados. Devido a estes desafios, é essencial realizar pesquisas aprofundadas sobre os mecanismos de regeneração das árvores.
O Laboratório Estatal de Genética e Melhoramento de Árvores da Universidade Florestal de Nanjing liderou um novo estudo, publicado na Horticulture Research em 24 de janeiro de 2024. Esta pesquisa investigou a metilação do DNA específico do alelo e a expressão gênica durante a organogênese do broto em cultura de tecido de choupo híbrido, revelando uma dinâmica epigenética significativa.
Utilizando um choupo híbrido interespécies (Populus alba × P. glandulosa cv. 84 K), a equipe de pesquisa estudou meticulosamente a paisagem de metilação do DNA durante a organogênese de novo do broto. Eles descobriram uma diminuição acentuada nos níveis de metilação do DNA em todo o genoma durante as fases de regeneração direta e indireta dos brotos.
Notavelmente, o estudo identificou que os genes não expressos estavam hipermetilados em comparação com os genes expressos, com 75% dos genes exibindo uma correlação negativa entre a metilação do DNA no contexto CG e a expressão genética. A análise também ressaltou a estabilidade das regiões de metilação do DNA específicas do alelo (ASMRs) e sua mudança limitada durante o processo de regeneração.
Estas descobertas sugerem que a regulação epigenética no álamo híbrido é relativamente independente dentro dos seus dois subgenomas, influenciada por variações genómicas e epigenómicas de acção cis.
Liang-Jiao Xue, o pesquisador principal, comentou:"Nosso estudo revela o papel significativo da metilação do DNA específico do alelo na regulação da expressão gênica durante a regeneração das plantas. Esse insight é crucial para melhorar as técnicas de cultura de tecidos e a eficiência da transformação genética em plantas lenhosas. ."
As descobertas deste estudo têm implicações profundas para a silvicultura e a agricultura. Ao elucidar os mecanismos epigenéticos no choupo híbrido, os pesquisadores podem aprimorar os métodos de cultura de tecidos, levando a uma reprodução mais eficiente e ao melhoramento genético das árvores.
Esta pesquisa abre novas possibilidades para aproveitar modificações epigenéticas para melhorar as capacidades de regeneração em espécies de árvores recalcitrantes, contribuindo em última análise para práticas florestais sustentáveis e para o aumento da produção de biomassa.
