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BV581 - Fisiologia Vegetal Básica - Desenvolvimento
Aula 1: Introdução e conceitos
Prof. Marcelo C. Dornelas
Arabidopsis thaliana é uma planta modelo em biologia vegetal
Arabidopsis thaliana é uma erva daninha comum em climas temperados. É um
membro da família Brassicaceae, que inclui a couve e a mostarda. É uma
planta de autofecundação e produz dede 5 a 10 mil sementes, completando
todo seu ciclo em cerca de 6 semanas. Devido ao seu pequeno tamanho e
curto ciclo de vida, é um excelente organismo modelo. Adicionalmente, o
genoma de Arabidopsis foi totalmente sequenciado no início dos anos 2000.
Arabidopsis possui 5 cromossomos (lote haplóide), que contêm 130Mpb de
DNA que codifica cerca de 25.500 proteínas identificadas. Mais de 14% do
genoma é composto de elementos transponíveis e os genomas cloroplastidial e
mitochondrial também foram sequenciados. Eles são pequenos e codificam 79
e 58 proteínas, respectivamente. É o genoma vegetal mais estudado.
Desenvolvimento animal versus desenvolvimento vegetal
A questão central em todo estudo do desenvolvimento dos organismos
superiores é ¨Como o padrão observado no corpo adulto de um organismo é
construído a partir de uma única célula (zigoto)?¨ Esta questão é estudada a
partir do paradigma de que plantas e animais compartilham a mesma molécula
que codifica os genes (DNA), compartilham ainda alguns elementos celulares
(membranas, mitocôndrias, diferentes tipos de retículos, complexo de Golgi,
etc.), mas possuem uma arquitetura do corpo e mecanismos de crescimento
bastante diferentes...
O desenvolvimento vegetal é modular e reiterado
(um módulo = Fitômero)
Meristema apical
Folha
Nó
Fitômero
Entrenó
Gema axilar
Primórdio
A formação das diferentes estruturas do corpo de um animal superior
restringe-se quase exclusivamente ao desenvolvimento embrionário. Já o corpo
vegetal é formado quase exclusivamente durante o desenvolvimento pósembrionário (após a germinação). Durante a embriogênese, vegetais
superiores formam os dois meristemas, apical caulinar e apical radicular. Após
a germinação é a elaboração destes meristemas, com a produção de tecidos e
órgãos, que formará praticamente todo o corpo da planta adulta.
O desenvolvimento vegetal é modular e reiterado
Durante o desenvolvimento pós-embrionário, o corpo aéreo da planta é
modular (a parte subterrânea também, mas esta é menos evidente). Isto
significa que as diferentes arquiteturas dos corpos dos vegetais podem ser
reduzidas a diferentes combinações de módulos denominados fitômeros.
Cada fitômero é composto de nó, entrenó e uma folha. O posicionamento dos
diferentes fitômeros (módulos) pelo meristema apical caulinar é reiterado (ou
seja, repetido em uma ordem sequencial) e obedece a uma sequência que
pode ser espécie-específica, denominada filotaxia .
Além das informações da filotaxia, que derivam do transporte polar de
auxina no meristema apical caulinar (veja a primeira aula de Auxinas), o
posicionamento dos diferentes órgãos da planta, a partir da polaridade apicalbasal do embrião, pode ser explicado pela Teoria de Compartimentalização,
idealizada pelo pesquisador espanhol García -Bellido na década de 1970.
COMO DESENHAR UMA CASA
SEGUNDO GARCÍA-BELLIDO
(TEORIA DE COMPARTIMENTALIZAÇÃO)
Ao contrário do que ocorre durante a formação de padrão (distribuição
dos diferentes tipos celulares) durante o desenvolvimento animal (em que
divisão celular, morte celular programada e migração celular contribuem com o
processo), a formação de padrão em plantas deve-se quase exclusivamente à
divisão celular (divisões periclinais, anticlinais, divisões assimétricas, etc). A
presença da parede celular inviabiliza a migração celular em plantas e a
ocorrência de processos de morte celular programada é rara em vegetais.
Desta forma, as células vegetais estão em constante processo de
sinalização entre si para a manutenção da informação posicional de cada
célula em relação ao corpo total da planta. Esta comunicação é feita a partir da
transdução de sinais hormonais, que envolve a participação de mensageiros
secundários e diferentes processo de transdução de informação como
fosforilação e ubitiquinação, e possui como efeito final a transcrição diferencial
de genes.
Mecanismo de transdução de sinais
SINAL
RECEPTOR
PAREDE/
MEMBRANA
NÚCLEO
CASCATA DE
TRANSDUÇÃO
TRANSCRIÇÃO
DIFERENCIAL
DE GENES