Pesquisas revelam a capacidade de cloroplastos na transferência genética interespecífica

Publicado em 03/02/2012

clique para ampliar Árvores de espécies diferentes, entrelaçadas: Betula e carvalho estão intimamente entrelaçados. Nos pontos de contato entre as plantas também podem ser trocados material genético. Cloroplastos, que são organelas minúsculas fazem a mediação da transferência de genes. Fonte: Ralph Bock

Mesmo sem reprodução sexuada, as plantas podem trocar material genético entre si - e isto, até mesmo entre espécies diferentes. Botânicos de Potsdam, Alemanha, descobriram que o tabaco pode trocar sequências de genes em determinadas zonas de contato, através dos cloroplastos. Como publicado na revista especializada PNAS (2012, prévia publicação online - Horizontal transfer of chloroplast genomes between plant species), eles conseguiram descobrir esta maneira não convencional de troca de genes, quando enxertaram diferentes tipos de tabaco no laboratório e rastrearam a migração do DNA. Através da incorporação de segmentos de material genético de outra planta, as plantas pesquisadas melhoram os seus próprios contingentes genéticos. A natureza trabalha, portanto, à sua própria maneira, mecanismos de melhoramento genético.
Em um experimento de laboratório, os pesquisadores combinaram três espécies de tabaco, que não se cruzam normalmente na natureza: Partes da Nicotiana benthamiana, uma planta herbácea, e da Nicotiana glauca, uma árvore, foram enxertadas na Nicotiana tabacum, uma espécie cultivada. Nas duas espécies selvagens N. benthamiana e N. glauca, eles introduziram previamente genes de resistência a um antibiótico, assim como uma proteína fluorescente amarela (YFP). A YFP é um marcador molecular, com o qual a identidade do DNA pode ser rastreada. A espécie cultivada, em contrapartida, recebeu segmentos de DNA no clorosplasto, com resistência a outro tipo de antibiótico, e uma proteína fluorescente verde (GFP). Depois da enxertia bem cicatrizada, os pesquisadores retiraram partes do tecido na região do enxerto e os cultivaram in vitro, com meio de cultura contendo os dois antibióticos utilizados nas três plantas.

Nestas condições só pode sobreviver um único tipo de tecido, que seja resistente aos dois tipos de antibióticos, ou seja, aquelas células de N. benthamiana e N. glauca cujos cloroplastos ou seu material genético foram trocados/incorporados ao N. tabacum. Na verdade, das células em cultivo cresceram novas plantas em cerca de metade da amostra. Observadas ao microscópio, as células das plantas apresentaram características dos dois marcadores moleculares, fluorescência verde e amarela.

"Particularmente interessante, no entanto, são os resultados do sequenciamento de DNA", diz Sandra Stegemann. "O genoma do cloroplasto de N. tabacum foi transferido totalmente inalterado para as outras duas variedades de tabaco". "Nas outras organelas celulares com seu próprio DNA, a exemplo das mitocôndrias, acontece muitas vezes uma mistura de material genético entre o doador e o receptor". Segundo Stegemann, os novos cloroplastos preservaram seu próprio material genético em 100%, mas excluíram o DNA antigo das células das plantas.

Ainda não está claro qual caminho os cloroplastos trilham para deixar seus locais de origem e se colocar em um novo local. Eles migram através de plasmodesmos (interligações entre membranas de células vizinhas que criam pontes citoplasmáticas), aqueles canais estreitos, que podem ser formados entre as células das plantas? Ou desencadeia-se um mecanismo pontual na parede celular, abrindo um caminho livre para a transferência? "Nós ainda não sabemos como os cloroplastos migram de uma célula à outra", diz Ralph Bock. "Decisivo, no entanto, é que eles o fazem e assim apresentam um importante mecanismo para o processo evolutivo, oferecendo novas perspectivas para a reprodução das plantas". De acordo com os biólogos moleculares, o DNA dos cloroplastos certamente contribui para as boas condições das plantas e pode oferecer vantagens para a sobrevivência destas.

Informações de Biotechnologie.de