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Balanophora perdeu um terço de seus genes à medida que evoluiu para uma planta parasita simplificada – um grau extremo de redução do genoma mesmo entre parasitas – de acordo com uma nova pesquisa na Nature Plants. Ao longo do caminho, esta planta subtropical desenvolveu a capacidade de induzir a planta hospedeira a crescer na própria carne do parasita – formando órgãos quiméricos que misturam tecidos do hospedeiro e do parasita.
Se acontecer de você encontrar plantas do Balanophoráceas família em um canto de uma floresta, você pode facilmente confundi-los com fungos que crescem ao redor das raízes das árvores. Suas estruturas semelhantes a cogumelos são na verdade inflorescências, compostas de flores minúsculas.
Mas ao contrário de algumas outras plantas parasitas que estendem um haustório até ao tecido hospedeiro para roubar nutrientes, Balanófora induz o sistema vascular de sua planta hospedeira a crescer em um tubérculo, formando um órgão subterrâneo único com tecido misto parasita-hospedeiro. Este tubérculo quimérico é a interface onde Balanófora rouba nutrientes de sua planta hospedeira.
Mas a forma como essas plantas subtropicais parasitas extremas evoluíram para sua forma atual despertou o interesse do Dr. Xiaoli Chen, cientista da BGI Research e principal autor de um novo estudo publicado esta semana em Plantas da Natureza.
Chen e colegas – incluindo o botânico da Universidade da Colúmbia Britânica, Dr. Sean Graham – compararam os genomas de Balanófora e Sapriaoutra planta parasita extrema da família Rafflesiaceae que possui um corpo vegetativo muito diferente.
O estudo revelou Sapria e Balanófora perderam 38% e 28% dos seus genomas, respectivamente, enquanto evoluíam para se tornarem holoparasitas – reduções recordes para plantas com flores.
“A extensão das perdas genéticas semelhantes, mas independentes, observadas em Balanófora e Sapria é impressionante”, disse o Dr. Chen. “Isso aponta para uma convergência muito forte na evolução genética das linhagens holoparasitas, apesar de suas histórias de vida e aparências aparentemente distintas, e apesar de terem evoluído a partir de diferentes grupos de plantas fotossintéticas.”
Os pesquisadores descobriram uma perda quase total de genes associados à fotossíntese em ambos Balanófora e Sapriacomo seria de esperar com a perda da capacidade fotossintética.
Mas o estudo também revelou uma perda de genes envolvidos em outros processos biológicos importantes – desenvolvimento de raízes, absorção de nitrogênio e regulação do desenvolvimento da floração. Os parasitas eliminaram ou compactaram uma grande fração das famílias de genes normalmente encontradas em plantas verdes – os grandes conjuntos de plantas com genes duplicados que tendem a desempenhar funções biológicas relacionadas. Isto apoia a ideia de que os parasitas retêm apenas os genes ou cópias de genes que são essenciais.
O mais surpreendente é que genes relacionados à síntese de um importante hormônio vegetal, o ácido abscísico (ABA), responsável pelas respostas e sinalização do estresse nas plantas, foram perdidos paralelamente em Balanófora e Sapria. Apesar disso, os pesquisadores ainda registraram acúmulo do hormônio ABA nas hastes floridas de Balanóforae descobriram que os genes envolvidos na resposta à sinalização ABA ainda estão retidos nos parasitas.
“A maioria dos genes perdidos em Balanófora provavelmente estão relacionados a funções essenciais nas plantas verdes, que se tornaram funcionalmente desnecessárias nos parasitas”, disse o Dr. Graham.
“Dito isto, provavelmente há casos em que a perda genética foi realmente benéfica, em vez de refletir uma simples perda de função. A perda de toda a sua via de biossíntese de ABA pode ser um bom exemplo. Pode ajudá-los a manter a sincronização fisiológica com o hospedeiro plantas. Isso precisa ser testado no futuro.”
Dr. Huan Liu, pesquisador da BGI Research, enfatizou a importância do estudo no contexto do 10KP – um projeto para sequenciar os genomas de 10.000 espécies de plantas.
“O estudo das plantas parasitas aprofunda nossa compreensão das alterações genômicas dramáticas e das complexas interações entre as plantas parasitas e seus hospedeiros. Os dados genômicos fornecem informações valiosas sobre a evolução e os mecanismos genéticos por trás da dependência das plantas parasitas de seus hospedeiros e como elas manipulam plantas hospedeiras para sobreviver.”
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