Desenvolvimento foliar em Passiflora edulis Sims.: caracterização do perfil metabólico, da expressão gênica e do papel de açúcares na modulação das vias miR156 e miR172 - Silva, Priscila Oliveira (2017)
No decurso do desenvolvimento pós-embrionário, em algumas espécies vegetais a transição da fase juvenil para a adulta é marcada por alterações na morfologia e anatomia das folhas (heteroblastia) e pela aquisição de competência reprodutiva. Recentemente, considerável progresso tem sido obtido na caracterização dos mecanismos genéticos e moleculares envolvidos nesses processos. Tais avanços demonstram que microRNAs, com destaque para o miR156 bem como seu gene-alvo (SQUAMOSA PROMOTER BINDING-LIKE PROTEIN-9, SPL9), e miR172 modulam as alterações na morfologia da folha e controlam a transição da fase vegetativa juvenil para adulta em plantas. Estudos prévios têm demostrado que o miR156 é altamente expresso no início do desenvolvimento vegetativo de Arabidopsis thaliana e seus níveis de expressão diminuem com a idade enquanto o miR172 e os fatores de transcrição SPLs envolvidos na expressão de características adultas apresentam um padrão oposto, aumentando à medida que as folhas passam da fase juvenil para a adulta. Contudo, como os níveis do miR156 são regulados ao longo do desenvolvimento vegetativo ainda não foi completamente esclarecido, embora existam evidências de que açúcares sejam os sinais que desencadeiam a transição vegetativa juvenil para a adulta, mediante a regulação dos níveis de miR156. Portanto, visto a importância dos miRNAs no metabolismo vegetal e enfatizando seu papel no controle de transição de fase vegetativa foliar juvenil para adulta, adotou-se como espécie-alvo Passiflora edulis Sims, que possui padrões morfológicos marcantes de transição de fase juvenil-adulto das folhas. Em P. edulis os estágios de desenvolvimento juvenil-adulto são bem caracterizados, de modo que as folhas jovens são monolobadas com lâmina foliar pequena e margem lisa, enquanto as adultas são trilobadas com lâmina foliar maior e margem serrilhada. Ademais, as mudanças na forma e no tamanho da folha juvenil versus adulta ocorrem de maneira gradativa ao longo do desenvolvimento vegetativo, sendo um modelo interessante para estudo do programa genético que controla o processo de heteroblastia. Assim, investigou- se o envolvimento da via regulatória miR156/SPL e miR172 e o papel dos açúcares na modulação dos processos heteroblásticos ao longo do desenvolvimento vegetativo de P. edulis. Os resultados demostraram que, ao longo do desenvolvimento vegetativo de P. edulis, os níveis de expressão do miR156 tenderam ao declínio gradativo com o aumento da maturidade das folha, enquanto o miR172 apresentou padrão oposto. Os níveis de expressão do miR172 aumentaram significativamente a partir da décima folha, a qual reflete a transição de fase vegetativa da espécie. Ainda, as análises de determinação de metabólitos primários mostram correlação positiva entre o aumento dos conteúdos de açúcares e os níveis de miR172 com as alterações na morfologia da folha durante a transição de fase juvenil para a adulta. Adicionalmente, as investigações in vitro evidenciaram que a incorporação de fontes de açúcares ao meio de cultivo de explantes cotiledonares, em especial a glicose, induzem traços heteroblásticos durante a neoformação de estruturas caulinares na organogênese in vitro em P. edulis, mediante a modulação da via miR156/SPL. Tais resultados são corroborados pelos padrões de expressão gênica obtidos, sendo demonstrado uma robusta ligação entre a expressão de miR156 e miR172 com o processo heteroblástico in vitro. De forma que houve acúmulo significativo do miR156 nos tratamentos com maior emissão de brotos e folhas juvenis, enquanto que miR172 apresentou um padrão oposto, com níveis mais expressivos nos tratamentos onde o padrão morfogênico das folhas foi alterado. Ademais, a hibridização in situ mostrou uma distribuição espacial de transcritos de PeSPL9 no meristema apical caulinar e nos primórdios foliares em expansão, sugerindo o envolvimento de SPL9 na morfogênese foliar durante o desenvolvimento vegetativo de P. edulis. Portanto, os resultados aqui apresentados ampliam as bases do conhecimento acerca do papel do metabolismo do carbono, principalmente da glicose, na modulação da via de miR156 e miR172 durante a foligênese em P. edulis, e abre novas perspectivas da participação de açúcares na modulação da via dos microRNA, a serem investigadas em trabalhos futuros.