Fitohormônios - Estrigolactonas

Seminário apresentado na disciplina de Fisiologia Vegetal do curso de Pós-graduação em Agronomia "Produção Vegetal".

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS CENTRO DE CIÊNCIA AGRÁRIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM PRODUÇÃO VEGETAL DISCIPLINA DE FISIOLOGIA VEGETAL ESTRIGOLACTONAS Discentes : Anderson Rodrigues Sabino; Cristian Bernardo; Lydayanne Lilás de Melo Nobre. Docente: Dra. Vilma Marques Ferreira. RIO LARGO – AL JUNHO, 2018

2. Estrigolactonas : Breve histórico Vaucher (1823), relatou que as sementes de Orobanche necessita de estímulos vindo do hospedeiro para germinar; Como foi descoberta? O que são? São substâncias químicas produzidas nos caules e raízes e que atuam como semioquímicos estimulando reações fisiológicas nas plantas. Lactonas Do final dos anos 1940 ao início 1950, Brown et al. encontraram substâncias que promoviam a germinação de Striga spp. e que essas substâncias contêm grupos lactona ; 1966 – Isolada a primeira Estrigolactona , o Estrigol .

3. Sintética Geral Estrutura química das Estrigolactonas Naturais

4. Estrigolactonas : Biossíntese e Transporte

5. 1 – Alteração da Arquitetura da Raiz e Associações Micorrizicas + - Nodulação Perfilho + Ramificação de hifas Pêlos radiculares + Estrigolactona Nódulo Micorriza Nutrientes Pêlos Radiculares Deficiência de Nutrientes Promove Inibe + -

6. 2 – Germinação de Sementes (Plantas Parasíticas) + Germinação de sementes + - Estrigolactona Deficiência de Nutrientes Planta Hospedeira Micorriza Nutrientes Pêlos Radiculares Semente Parasita Planta Parasita Promove Inibe

7. 3 – Controle da Dominância Apical ainda não se sabe com clareza como interagem com a auxina para regular a dominância apical Estrigolactona Auxina Xilema Promove Inibe Produzida no caule e raízes Regula o crescimento da planta Alguns autores recentemente sugeriram que as SLs podem interferir na atividade inibitória da auxina aplicada exogenamente no crescimento radicular através de seus efeitos sobre os portadores de efluxo de auxina. Kotai et al. (2010) + + -

8. 3 – Controle da Dominância Apical Domagalska & Leyser (2011) apud Taiz & Zair (2017). Enxertia realizados com mutantes defeituosos na biossíntese de estrigolactonas ou na sinalização A enxertia do caule do mutante com defeito na biossíntese sobre uma raiz do tipo selvagem restaura a dominância apical, indicando que a SL pode se mover da raiz

9. 3 – Controle da Dominância Apical Domagalska & Leyser (2011) apud Taiz & Zheiz (2017). As raízes do tipo selvagem restaurou a ramificação do caule dos níveis de mutante para os do tipo selvagem. Impediu o crescimento de gemas, demonstrando que max2 pode produzir o sinal nas raízes, embora elas não possam responder a ele. O hormônio inibidor pode também ser produzido no caule, pois a enxertia do caule do tipo selvagem sobre as raízes deficientes de SLs não aumenta o número de ramos. Enxertia realizados com mutantes defeituosos na biossíntese de estrigolactonas ou na sinalização A falta de sinalização por parte do caule inibe a produção de SLs pela raiz selvagem.

10. 4 – Outras funções e efeitos + Senescência das folhas + Tamanho das sementes Funções e efeitos adicionais de SLs provavelmente serão identificados, já que mais pesquisadores estão envolvidos na pesquisa das SLs + Espessamento do caule Estrigolactona Espiga de milho Promove Inibe + -

11. APLICAÇÕES Em condições de baixas quantidades de nutrientes, essencialmente fósforo e azoto, as plantas produzem mais estrigolactonas , aumentando a atração em relação aos fungos micorrizos, mas por outro lado aumentando o risco de crescimento de ervas daninhas ( Lambers , et al., 2009; López- Ráez , et al., 2011).

12. APLICAÇÕES A extração dos fatores de ramificação presentes nos exudados das raízes, como as estrigolactonas , tem sido efetuada através de extração líquido-líquido à água de crescimento de raízes com o solvente acetato de etilo e a análise realizada por HPLC ( Akiyama et al. 2005). Mais recentemente, a análise de estrigolactonas foi realizada por LC-MS/MS (López- Ráez , et al., 2011).

13. APLICAÇÕES “MEB55 e ST362 parecem ser agentes muito promissores. O estudo sugere que, quando utilizados com fármacos anticâncer chamados inibidores de PARP, a combinação é eficaz e não danifica as células normais saudáveis”. MEB55 e ST362 são versões sintéticas de estrigolactona – hormônios produzidos nas raízes de plantas que regulam o crescimento das mesmas. Os pesquisadores testaram cada agente separadamente em combinação com inibidores da poli-ADP-ribose-polimerase (PARP) – medicamentos contra o câncer que interrompem a reparação do DNA em células cancerosas, bloqueando a enzima PARP (que auxilia na multiplicação celular). Ambos MEB55 e ST362 mataram as células cancerosas da próstata quando combinados com inibidores de PARP. Para seu estudo, Yarden e seus colegas testaram e analisaram os efeitos da MEB55 e ST362 em células de câncer de próstata condicionalmente reprogramadas, pois são células que não param de crescer.

14. PERSPECTIVAS FUTURAS Identificação de compostos bioactivos envolvidos na sinalização entre raízes e fungos micorrízicos - Inês Santos Nunes Mestre em Biologia Celular e Biotecnologia e Orientador: Professora Doutora Elvira Maria M. Gaspar, FCT-UNL Co-orientador : Professor Doutor Higuinaldo Chaves das Neves da Faculdade de Ciências e Tecnologias de Lisboa.

15. PERSPECTIVAS FUTURAS As estrigolactonas , que são compostos sinalizadores para colonização de micorrizas ( Akiyama e Hayashi , 2006).

16. PERSPECTIVAS FUTURAS Hormônios vegetais sintéticos ajudam a matar células cancerosas e interrompem a sua multiplicação - O pesquisador sênior Ronit Yarden , professor assistente no Departamento de Ciência Humana do Centro Médico da Universidade de Georgetown em Washington, DC, e seus colegas publicaram suas descobertas na revista Oncotarget .

17. PERSPECTIVAS FUTURAS Estão envolvidos nas vias de sinalização responsáveis pela germinação de sementes de muitas plantas cultivadas, auxiliam na interação Rhizobium -leguminosa (PELÁEZ-VICO et al., 2016), além de atuarem na regulação da ramificação das hifas de fungos micorrízicos na simbiose com a planta (KOHLEN et al., 2011; PANDEY et al., 2016).

18. PERSPECTIVAS FUTURAS Embora as estrigolactonas possam estimular a ramificação de hifas, sua essencialidade para a formação das Mas ( micorrizas arbusculares ) ainda não foi demonstrada - Regulação do desenvolvimento de micorrizas arbusculares - Soraya Gabriela Kiriachek ; Lucas Carvalho Basilio de Azevedo; Lázaro Eustáquio Pereira Peres; Marcio Rodrigues Lambais – ESALQ - Revisão de literatura na Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2009.

19. PERSPECTIVAS FUTURAS La vía de señalización recién descubierta se basa en la hormona estrigolactona . La síntesis de la estrigolactona y la respuesta de la planta a su presencia, está controlada por una familia de genes conocida como  More Axillary Growth  (MAX ). El estudio demostró que las plantas de Arabidopsis con genes defectuosos MAX eran mucho menos resistentes a la sequía y la alta salinidad que las plantas silvestres (control). La aplicación de estrigolactona de manera exógena, restaura la resistencia de los mutantes con baja concentración de estrigolactona a estrés por sequía e incluso la mejora de resistencia a la sequía en plantas de tipo silvestre (control). Una manera en que actúa la estrigolactona es mediante la regulación de las tasas de transpiración de las plantas. Bajo condiciones de sequía, los mutantes MAX pierden agua más rápido que las plantas silvestres. El equipo científico demostró que las plantas mutantes tenían más estomas que sus homólogas  silvestres y sus estomas se cerraban más lentamente cuando se somete al ácido abscísico . Por lo tanto, la estrigolactona controla tanto el desarrollo como la función de los estomas.

20. PERSPECTIVAS FUTURAS  Figura: Dendrograma de los principales genes relacionados con la biosíntesis y señalización de estigolactonas mostrando las relaciones de similitud existentes entre las distintas especies secuenciadas seleccionadas . Abreviaturas de las especies utilizadas: arab , Arabidopsis thaliana ; mani , Manihot esculenta ; potri , Populus trichocarpa ; prun , Prunus persica ; vit , Vitis vinífera; sol, Solanum tuberosum ; phvul , Phaseolus vulgaris ; eucgr , Eucalyptus grandis ; ory , Oryza sativa; malus , Malus domestica; pita, Pinus taeda . Ejemplo nomenclatura en el dendograma : MAX4potri translation , proteína traducida de MAX4 en la especie Populus trichocarpa .

21. PERSPECTIVAS FUTURAS Mediante este estudio filogenético (Figura 2) se pudo observar que AXR1 es el gen más variable entre las especies estudiadas, mientras que la superfamilia MAX se encuentra altamente conservada incluso entre especies tan distantes como,  P. taeda   y  Arabidopsis thaliana . Con esta información, y con la idea de avanzar en el conocimiento acerca de los factores endógenos implicados en la regulación del policiclismo y ramificación en coníferas, se decidió estudiar el posible papel de los siguientes genes en la inhibición de la ramificación de  P. Pinaster : AXR1, por ser el gen que mostró mayor variabilidad entre especies, y dentro de la familia MAX, altamente conservada, MAX1, por ser el gen de mayor relevancia en la ruta de biosíntesis de estrigolactonas , ya que su función es clave en la movilización y activación de las estrigolactonas . Partiendo de la información disponible sobre el genoma de  P. pinaster   (Canales et al., 2014) y  P. taeda   ( Neale et al., 2014), y mediante el diseño de cebadores degenerados, fue posible obtener la secuencia homóloga de ambos genes en  P. pinaster .