A proteína-chave SYFO2 permite a "auto-fertilização" das leguminosas
Novas perspectivas sobre a forma como a utilização de fertilizantes nas culturas poderá ser reduzida no futuro
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Uma equipa de investigação internacional liderada pelo Prof. Dr. Thomas Ott demonstrou pela primeira vez que a proteína SYFO2 é responsável por permitir que as bactérias fixadoras de azoto entrem nas células das raízes das leguminosas. Este facto constitui a base da capacidade das plantas para se "fertilizarem a si próprias". A descoberta, publicada na revista Science, abre novas perspectivas para futuros esforços no sentido de transferir a fixação natural de azoto para importantes plantas cultivadas, como o tomate, reduzindo assim a necessidade de fertilizantes a longo prazo.
Dr. Thomas Ott, cientista do CIBSS.
Michael Spiegelhalter / Universität Freiburg
A maioria das plantas permite que os microrganismos fúngicos entrem nas suas células radiculares e lhes forneçam hidratos de carbono em troca de um melhor fornecimento de nutrientes e água. Apenas as leguminosas, como a ervilha, o feijão e o trevo, entram numa simbiose adicional, mutuamente benéfica, com bactérias do solo fixadoras de azoto. A aliança com os chamados rizóbios permite-lhes fornecer a si próprias o azoto de que necessitam para o seu crescimento a partir do ar.
No contexto do projeto Enabling Nutrient Symbiosis in Agriculture (ENSA), financiado pela organização Gates Agricultural Innovations, uma equipa de investigadores liderada pelo Prof. Dr. Thomas Ott, professor de biologia celular da planta na Faculdade de Biologia e membro do Cluster de Excelência CIBSS - Centro de Estudos Integrativos de Sinalização Biológica, conseguiu demonstrar pela primeira vez que a SYFO2, uma proteína pouco estudada que se encontra nas raízes das leguminosas e de outras plantas, desempenha um papel fundamental na "auto-fertilização" das leguminosas, porque permite que os rizóbios entrem nas células das raízes. Assim que as bactérias ficam presas nos pêlos radiculares das plantas, a SYFO2 inicia a reorganização do citoesqueleto de actina - o passo fundamental para permitir que as bactérias entrem nas células radiculares e as infectem a partir do interior. Como resultado da infeção, formam-se pequenos nós ao longo das raízes da planta, onde os rizóbios fixam o azoto do ar e o disponibilizam à planta.
A equipa internacional conseguiu demonstrar este processo utilizando uma combinação de métodos de imagem, biologia molecular e genética. Além disso, os cientistas conseguiram ativar a versão própria do SYFO2 do tomateiro, introduzindo um fator regulador da simbiose do nó radicular com as bactérias fixadoras de azoto, o fator de transcrição NIN.
O estudo, intitulado 'Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants', melhora a nossa compreensão de como os genes relacionados com a simbiose do tomate podem ser controlados. Estabelece as bases para futuros esforços para melhorar as interações benéficas planta-rizóbio e para transferir capacidades de fixação de azoto para as plantas cultivadas - com o objetivo a longo prazo de reduzir a necessidade de fertilizantes. Os resultados foram publicados na revista Science.
Identificada a base do processo-chave
A maioria das leguminosas desenvolveu mecanismos sofisticados para permitir a entrada celular de bactérias simbióticas", afirma Ott. Neste estudo, identificámos a base molecular de um processo-chave em que a planta passa de "apanhar as bactérias" para "abrir a porta" para elas". O estudo recebeu apoio adicional do investigador do CIBSS, Prof. Dr. Robert Grosse, diretor do Instituto de Farmacologia Experimental e Clínica e Toxicologia da Faculdade de Medicina.
Além disso, os investigadores conseguiram demonstrar que o SYFO2 é necessário em algumas plantas que não entram em simbiose com bactérias fixadoras de azoto para o início do tipo de simbiose mais comum e evolutivamente mais antigo: a simbiose micorrízica entre plantas e fungos. Neste contexto e tendo em conta a ativação bem sucedida da proteína nas plantas de tomate, Ott resume: Este resultado é especialmente interessante, porque mostra que os genes normalmente envolvidos na simbiose micorrízica podem ser reorientados para ajudar a criar uma simbiose bacteriana fixadora de azoto nas plantas".
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Lijin Qiao, Heng Sun, Jiping Tang, Casandra Hernández-Reyes, Beatrice Lace, Julian Knerr, Eija Schulze, Tak Lee, Jean Keller, Cyril Libourel, Jilin Yao, Feiyang Zhao, Ying Ni, Yutian Jia, Xia Xu, Guanghui Yang, Lin Zhang, Yanli Zhang, Robert Grosse, Changfu Tian, Giles E. D. Oldroyd, Pierre-Marc Delaux, Thomas Ott, Pengbo Liang; "Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants"; Science, Volume 391
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