Estudo lança luz sobre a biossíntese e transporte de precursores do revestimento de pólen em angiospermas

8 de junho de 2023

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por Zhang Nannan, Academia Chinesa de Ciências

Pesquisadores liderados pelo Prof. Qi Xiaoquan do Instituto de Botânica da Academia Chinesa de Ciências demonstraram sistematicamente que a biossíntese e o transporte do pólen são processos complexos envolvendo biossíntese compartimentada, transporte coordenado e regulação precisa entre organelas e tipos de células.

A revisão foi publicada online na Nature Plants.

Anteriormente, os pesquisadores descobriram que uma via metabólica do triterpeno específica do tapete regula a formação do revestimento do pólen em Poaceae, e que uma mutação de perda de função em OsOSC12, uma enzima chave para a biossíntese do triterpeno, leva à esterilidade masculina gênica sensível à umidade (HGMS ).

O estudo do mecanismo de formação do revestimento polínico pode não só esclarecer a questão científica básica da formação de importantes órgãos reprodutivos, mas também os mecanismos genéticos e moleculares do HGMS, fornecendo valiosas linhagens masculinas estéreis e uma base teórica para a utilização de heterose de cultivo.

Nesta revisão, os pesquisadores fizeram uma comparação detalhada da morfologia, composição e função da capa de pólen entre espécies de plantas com diferentes tipos de polinização, eles descobriram que a morfologia e composição da capa de pólen estão relacionadas aos modos de polinização de diferentes espécies de plantas com especificidade de linhagem clara. Proteínas do revestimento do pólen e pequenas moléculas, incluindo ácidos graxos de cadeia longa e muito longa e seus derivados, são importantes componentes do revestimento do pólen.

Eles resumiram os genes e as proteínas codificadoras envolvidas na biossíntese dos precursores do revestimento do pólen e confirmaram que eles estão envolvidos principalmente no metabolismo de lipídios, fenóis, triterpenos e esteróis nos estágios intermediário e final do desenvolvimento da antera. Entre eles, o metabolismo de triterpenos e esteróis variou amplamente entre as diferentes espécies, indicando possível especificidade de linhagem.

Eles compararam os processos de degradação do tapete com a formação da parede do pólen entre monocotiledôneas e dicotiledôneas no nível celular, com atenção especial às mudanças morfológicas de duas organelas enriquecidas com óleo no estágio tardio de desenvolvimento da antera.

Eles também discutiram várias questões científicas prementes. Por exemplo, quais são os componentes exatos da camada de pólen? Como os precursores da camada de pólen são sintetizados e transportados? E como a biossíntese e o transporte dos precursores do pólen são regulados coordenadamente durante outro desenvolvimento? Essas questões serão abordadas com métodos aprimorados, como mineração extensiva de genoma de plantas, célula única e multiômica espacial e rastreamento de proteínas e metabólitos da camada de pólen.

Finalmente, discutiu-se a aplicação de mutantes defeituosos no revestimento do pólen com HGMS na utilização da heterose da cultura. As linhagens HGMS podem ser usadas como progenitoras fêmeas estéreis para produzir sementes híbridas em áreas áridas (como Xinjiang, China) e autopolinizadas em áreas úmidas e chuvosas (sul da China). Isso expandiria o alcance geográfico da produção de sementes híbridas de duas linhas e faria uso extensivo da heterose vegetal para a produção agrícola.

Mais Informações: Yuyuan Qiao et al, Biossíntese e transporte de precursores de revestimento de pólen em angiospermas, Nature Plants (2023). DOI: 10.1038/s41477-023-01413-0