As plantas dependem de relações simbióticas benéficas com microrganismos para aceder a nutrientes essenciais, defender-se contra pragas e doenças e suportar condições ambientais adversas. Três genes principais determinam se uma planta pode estabelecer e manter estas parcerias cruciais.
1.
QUINASE SEMELHANTE A RECEPTOR DE SIMBIOSE (SYMRK) :
SYMRK é um gene essencial que serve como guardião das interações simbióticas. Ele codifica uma quinase semelhante a um receptor, uma proteína que atua como um sensor na superfície celular da planta. O SYMRK reconhece sinais específicos liberados por microrganismos benéficos, iniciando o diálogo molecular que leva à formação de simbiose.
Por exemplo, na simbiose leguminosa-rizóbio, o SYMRK detecta os sinais de flavonóides secretados pelas bactérias rizóbias. Após o reconhecimento, o SYMRK desencadeia eventos de sinalização a jusante que facilitam o enrolamento dos pêlos radiculares e a formação de fios de infecção, que guiam os rizóbios para os nódulos radiculares da planta.
2.
CICLOPS (CYC) :
O CYC desempenha um papel crucial na regulação da simbiose micorrízica arbuscular (AM), que aumenta a capacidade de absorção de nutrientes pela planta, especialmente o fósforo. CYC codifica um fator de transcrição, uma proteína que controla a expressão de outros genes.
Na ausência de fungos AM, o CYC suprime a expressão de genes envolvidos na formação de micorrizas. No entanto, quando os fungos AM estão presentes, o CYC é regulado negativamente, permitindo a ativação destes genes e o subsequente estabelecimento da simbiose.
A regulação precisa do CYC envolve uma interação complexa com outras vias de sinalização. Por exemplo, na planta modelo Medicago truncatula, o CYC interage com uma proteína sensora de cálcio, DMI3, para ajustar a expressão de genes relacionados ao AM.
3.
RAIZ INFECTADA (IRT) :
IRT é um regulador mestre das interações benéficas das raízes com rizóbios fixadores de nitrogênio, bactérias solubilizadoras de fosfato e fungos micorrízicos. Ele codifica um pequeno peptídeo secretado rico em cisteína que atua como uma molécula sinalizadora.
A IRT promove o recrutamento e a colonização de micróbios benéficos, alterando o perfil do exsudado da raiz, atraindo os parceiros microbianos desejados para a rizosfera (a região que envolve as raízes). Este mecanismo de sinalização é essencial para o estabelecimento e persistência de associações simbióticas.
Além desses três genes principais, outros atores importantes contribuem para as simbioses vegetais. A investigação em curso sobre estes genes não só melhorará a nossa compreensão das interacções planta-micróbio, mas também fornecerá aplicações práticas para melhorar o rendimento das colheitas, a agricultura sustentável e a restauração de ecossistemas degradados.
