Descoberta indica mecanismo para controlar germinação precoce

Pesquisadores desvendaram um mecanismo central de regulação translacional que comanda a transição da semente para a plântula. O estudo abre caminho para estratégias genéticas que evitam a brotação precoce em cereais — problema recorrente que compromete a produtividade agrícola em diversos países.

A germinação marca o fim da dormência e o início do crescimento ativo da planta. Essa fase depende de sinais hormonais internos, como o equilíbrio entre ácido abscísico (ABA) e giberelinas (GA), e também de fatores externos como luz, temperatura e umidade.

Quando sementes germinam antes da colheita, ainda presas à espiga, o fenômeno é chamado de brotação pré-colheita (PHS, na sigla em inglês). A consequência são perdas severas na produção de grãos. Para contornar esse desafio, o estudo investigou os processos moleculares que regulam a germinação, com ênfase na tradução de RNAs mensageiros armazenados nas sementes.

A equipe utilizou análises combinadas de transcriptoma e translatoma para mapear a expressão gênica durante a germinação. Em mutantes com falha nos ribossomos, a germinação sofreu atraso. A causa foi rastreada até o gene ABA2, essencial na produção de ABA. Descobriu-se que uma sequência reguladora no início do RNA mensageiro — chamada upstream open reading frame (uORF) — atua como freio, inibindo a tradução da proteína ABA2.

Ao editar geneticamente esse uORF com CRISPR-Cas9 em arroz, os cientistas conseguiram eliminar a brotação precoce. A técnica retirou a sequência que inibe a produção de ABA2, permitindo maior acúmulo do hormônio que mantém a dormência das sementes.

Dois principais haplótipos do uORF foram identificados entre cultivares de arroz. Essas variações genéticas naturais modulam a expressão do gene OsABA2 e, como resultado, influenciam o grau de resistência à brotação precoce. Isso mostra que a regulação translacional do ABA2 tem papel decisivo no controle da germinação e que a diversidade genética pode ser aproveitada em programas de melhoramento.

O trabalho também revelou que o mecanismo é conservado em Arabidopsis thaliana, planta-modelo em biologia vegetal. Mutantes com deficiência na tradução ou tratados com inibidores de tradução também apresentaram germinação tardia. Os dados reforçam a importância da maquinaria de tradução de RNAs armazenados nas primeiras horas da germinação.

Além da identificação de um elo crítico entre dormência e tradução gênica, os resultados fornecem uma estratégia prática: modificar geneticamente o uORF para controlar a germinação. O estudo ainda propõe a seleção de haplótipos favoráveis nas cultivares atuais como alternativa não transgênica.

Mais informações em doi.org/10.1073/pnas.2502155122