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Musgos, hepáticas, samambaias e algas podem oferecer uma nova e estimulante fronteira de pesquisa no desafio global de proteger plantações da ameaça de doenças.
Essas plantas que não florescem são frequentemente consideradas pouco sofisticadas em comparação às suas parentes floríferas, que incluem as principais culturas.
No entanto, uma nova pesquisa realizada pelo John Innes Centre descobriu que briófitas não floríferas, e musgos em particular, contêm repertórios sofisticados de receptores imunológicos.
“As briófitas não vasculares e não floríferas são frequentemente consideradas simples predecessoras das plantas floríferas, mas descobrimos que os musgos em particular têm um conjunto expandido de receptores imunológicos que são talvez os mais complexos entre as plantas”, disse o Dr. Phil Carella, líder de grupo no John Innes Centre e autor do estudo.
Técnicas biotecnológicas revelaram que os domínios do receptor imune NLR que protegem as plantas contra patógenos são transferíveis entre plantas com e sem floração.
O Dr. Carella acrescentou: “A parte interessante deste estudo é que a imunidade diversa encontrada em plantas sem flores, como musgos, é transferível, então elas nos oferecem uma fonte de novos genes de resistência contra patógenos”.
A descoberta abre novas possibilidades interessantes para a engenharia de imunidade em grandes culturas que estão enfrentando uma ameaça crescente de patógenos emergentes e de rápida evolução, agravados pelas mudanças climáticas.
As plantas desenvolveram receptores imunes de repetição rica em leucina (NLR) para detectar patógenos ao longo de milhões de anos. Os NLRs de plantas com flores são um assunto bem estudado, mas muito menos se sabe sobre a forma e a função dos receptores de linhagens divergentes de plantas não floríferas., briófitas não vasculares.
As briófitas divergiram das plantas com flores há mais de 500 milhões de anos, e o conhecimento de seus sistemas imunológicos é limitado. Usando uma combinação de ferramentas genéticas e computacionais, a equipe se concentrou no domínio N-terminal dos receptores imunológicos NLR que codificam a base bioquímica da imunidade vegetal.
Eles descobriram que havia uma similaridade estrutural e funcional notável entre os domínios dos receptores imunológicos em diversas linhagens de plantas, embora as sequências genéticas desses domínios fossem altamente variáveis.
Usando técnicas de expressão transitória, eles transferiram genes de receptores imunológicos obtidos de plantas sem flores, como a hepática Marchantia polimorfa em uma planta com flores Nicotiana benthamiana, um tipo de tabaco anão.
Domínios diversos de receptores imunes ativaram respostas imunes fortes quando expressos transitoriamente em plantas floridas. O inverso também foi verdadeiro, pois os pesquisadores descobriram que podiam transferir funcionalmente um domínio imune de plantas floridas para plantas não floridas.
O fato de esses domínios serem transferíveis e funcionarem entre linhagens de plantas é um avanço na compreensão e oferece aplicações práticas para a proteção de cultivos.
“Isso significa que podemos usar plantas não floríferas, como musgos ou hepáticas, como uma fonte de novos genes de resistência contra patógenos de cultivos”, explicou o Dr. Carella, “Mostramos que podemos de fato alavancar a vasta diversidade evolutiva de receptores imunológicos de todo o reino vegetal. Portanto, nosso escopo para projetar imunidade é muito maior do que pensávamos originalmente.”
A equipe também está explorando as novidades evolutivas codificadas nas briófitas como uma fonte de descoberta de genes que podem ser usados para proteger plantações contra doenças.
Experimentos futuros buscarão identificar moléculas patogênicas que desencadeiam imunidade em diversas plantas.
Os pesquisadores também tentarão entender como os componentes do receptor imunológico se unem para ativar uma resposta imune.
A pesquisa também oferece insights biológicos, disse o Dr. Carella, “É frequentemente considerado que as plantas com flores são o auge da evolução. Mas nosso estudo mostra que provavelmente há uma complexidade de bioquímicas de receptores imunológicos em plantas sem flores, o que poderia oferecer um novo reservatório para imunidade se pudermos transferi-las para as plantações.”
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