Cientistas descobrem sinal primário de ferida que promove a regeneração das plantas

Peptídeo REF1 é um sinal local da ferida que promove a regeneração das plantas. Crédito:IGDB

Em um estudo publicado na Cell em 22 de maio, pesquisadores liderados pelo Prof. Li Chuanyou do Instituto de Genética e Biologia do Desenvolvimento (IGDB) da Academia Chinesa de Ciências relataram sua descoberta de que o FATOR DE REGENERAÇÃO 1 (REF1) é o principal sinal local da ferida que instiga respostas regenerativas das plantas. Esta descoberta sugere um método conveniente para melhorar a eficiência de transformação de culturas difíceis de transformar, aumentando a sua capacidade de regeneração.

Em comparação com os seus homólogos animais, as plantas sofrem lesões com mais frequência e desenvolveram uma capacidade extraordinária para lidar com elas. Após a lesão, as plantas ativam imediatamente respostas de defesa para prevenir infecção por patógenos e/ou ataque de insetos. Paralelamente, as plantas ativam a reprogramação celular para reparar tecidos danificados e regenerar partes perdidas do corpo.

Embora os sinais de feridas e as cascatas de sinalização usadas pelas plantas para ativar as respostas de defesa induzidas por feridas sejam bem compreendidos, os mecanismos moleculares subjacentes às respostas regenerativas induzidas por feridas permanecem obscuros.

Embora o ferimento seja essencial para iniciar vários tipos de regeneração de órgãos, a natureza bioquímica dos supostos sinais locais da ferida que governam este processo permaneceu um mistério durante séculos.

Além disso, a capacidade regenerativa das plantas na natureza varia amplamente entre espécies e genótipos, o que é um dos principais obstáculos à realização plena do potencial da transformação genética e das tecnologias de edição do genoma para o melhoramento de culturas. Portanto, entre 125 importantes questões não respondidas listadas pela revista Science , "O que controla a regeneração de órgãos?" foi selecionada como uma das 25 principais perguntas.

Considerando que a regeneração e a defesa são facetas interligadas das respostas às feridas das plantas, é razoável especular que os mutantes de tomate defeituosos no suposto sinal de regeneração mostrariam tanto a capacidade de regeneração comprometida como as respostas de defesa prejudicadas.

Com base neste princípio, os pesquisadores identificaram um mutante spr9 que é defeituoso tanto nas respostas de defesa induzidas por feridas quanto nas respostas regenerativas. spr9 afeta principalmente as respostas de defesa locais e elimina a capacidade de formação de calos induzida por feridas e regeneração de brotos, sugerindo que o gene SPR9 desempenha um papel duplo na regulação da defesa local induzida por feridas e na regeneração de órgãos.

Estudos de clonagem genética revelaram que o gene SPR9 codifica um precursor de um peptídeo. O esgotamento do SPR9 aboliu a capacidade regenerativa dos tomates, e a superexpressão do SPR9 resultou em maior capacidade regenerativa.

Além disso, a aplicação do seu produto peptídico aumentou dramaticamente a capacidade de regeneração. Portanto, este peptídeo foi designado como FATOR DE REGENERAÇÃO 1, ou REF1.

Outros estudos mostraram que o REF1 é percebido pelo receptor PORK1. Quando as células vegetais são feridas, o REF1 liga-se ao seu receptor PORK1 para ativar o WIND1, um regulador mestre da reprogramação celular induzida por feridas, iniciando assim respostas regenerativas.

Entretanto, o WIND1 ativado liga-se ao promotor do gene precursor do REF1 para ativar a sua expressão, amplificando assim a sinalização do REF1 para reparação de tecidos e regeneração de órgãos. Assim, REF1 atua como uma fitocitocina para orquestrar a regeneração de órgãos induzida por feridas.

Como o REF1 e seu receptor são altamente conservados em plantas dicotiledôneas e monocotiledôneas, o aumento da capacidade de regeneração induzido pelo REF1 é um mecanismo difundido. A aplicação do REF1 melhorou drasticamente a eficiência da transformação em diversas culturas difíceis de transformar, incluindo soja, trigo e milho.

A descoberta do REF1 não só responde à antiga questão de como as plantas iniciam a regeneração dos órgãos, mas também fornece um método conveniente e universal para aumentar a eficiência de transformação das culturas de uma forma independente da espécie e/ou genótipo.

Mais informações: Wentao Yang et al, Peptídeo REF1 é um sinal local de ferida que promove a regeneração de plantas, Célula (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.04.040
Informações do diário: Ciência , Célula

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências

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