Controlo genético de flores
Uma variedade de genes controla o desenvolvimento de flores, o que envolve a maturação sexual e o crescimento de órgãos reprodutivos, como mostra o modelo ABC.
Objectivos de aprendizagem
Diagramar o modelo ABC do desenvolvimento floral e identificar os genes que controlam esse desenvolvimento
Key Takeaways
Key Points
- Desenvolvimento de flores descreve o processo pelo qual as angiospérmicas (plantas em flor) produzem um padrão de expressão genética em meristemas que leva ao aparecimento de uma flor; a função biológica de uma flor é a de ajudar na reprodução.
- Para que a floração ocorra, três desenvolvimentos devem ter lugar: (1) a planta deve atingir a maturidade sexual, (2) o meristema apical deve transformar-se de um meristema vegetativo para um meristema floral, e (3) a planta deve cultivar órgãos florais individuais.
- Estes desenvolvimentos são iniciados utilizando a transmissão de um sinal complexo conhecido como florigen, que envolve uma variedade de genes, incluindo CONSTANS, FLOWERING LOCUS C e FLOWERING LOCUS T.
- O último desenvolvimento (o crescimento dos órgãos individuais da flor) foi modelado usando o modelo ABC do desenvolvimento da flor.
- Os genes da classe A afectam sépalas e pétalas, os genes da classe B afectam pétalas e estames, os genes da classe C afectam estames e carpas.
Key Terms
- sepal: uma parte de um angiospermas, e uma das partes componentes do cálice; colectivamente as sépalas são chamadas o cálice (calice plural), o espiral mais exterior das partes que formam uma flor
- estame: nas plantas em flor, a estrutura numa flor que produz pólen, tipicamente constituída por uma antera e um filamento
- verticil: um whorl; um grupo de partes semelhantes, tais como folhas irradiando de um eixo partilhado
- bienal: uma planta que requer dois anos para completar o seu ciclo de vida
- whorl: um círculo de três ou mais folhas, flores ou outros órgãos, aproximadamente a mesma parte ou articulação de um caule
- meristema apical: o tecido da maioria das plantas que contém células indiferenciadas (células meristemáticas), encontrado em zonas da planta onde o crescimento pode ter lugar na ponta de uma raiz ou rebento.
- angiospermas: uma planta cujos óvulos estão encerrados num ovário
- perene: uma planta que é activa durante todo o ano ou sobrevive durante mais de duas estações de crescimento
- primordium: uma agregação de células que é a primeira fase no desenvolvimento de um órgão
Controlo genético de flores
Desenvolvimento de flores é o processo pelo qual as angiospermas produzem um padrão de expressão genética em meristems que leva ao aparecimento de uma flor. Uma flor (também referida como floração ou floração) é a estrutura reprodutiva encontrada nas plantas floridas. Há três desenvolvimentos fisiológicos que devem ocorrer para que a reprodução ocorra:
Anatomia de uma flor: Flores maduras ajudam na reprodução da planta. Para conseguir a reprodução, a planta deve tornar-se sexualmente madura, o meristema apical deve tornar-se um meristema floral, e a flor deve desenvolver os seus órgãos reprodutivos individuais.
- a planta tem de passar da imaturidade sexual para um estado de maturidade sexual
- o meristema apical tem de se transformar de um meristema vegetativo num meristema floral ou inflorescência
- as flores os órgãos individuais devem crescer (modelados utilizando o modelo ABC)
Flower Development
Uma flor desenvolve-se num rebento ou eixo modificado a partir de um determinado meristema apical (determinar o que significa que o eixo cresce até um tamanho determinado). A transição para a floração é uma das principais mudanças de fase que uma planta faz durante o seu ciclo de vida. A transição deve ter lugar num momento favorável à fertilização e à formação de sementes, garantindo assim o máximo sucesso reprodutivo. A fim de florescer num momento apropriado, uma planta pode interpretar importantes sinais endógenos e ambientais, tais como alterações nos níveis de hormonas vegetais e alterações sazonais de temperatura e fotoperíodo. Muitas plantas perenes e a maioria das bienais requerem vernalização para florescer.
Controlo Genético do Desenvolvimento da Flor
Quando as plantas reconhecem uma oportunidade para florescer, os sinais são transmitidos através de florigen, o que envolve uma variedade de genes, incluindo CONSTANS, FLOWERING LOCUS C e FLOWERING LOCUS T. O florigénio é produzido nas folhas em condições reprodutivamente favoráveis e actua em botões e pontas de crescimento para induzir um número de diferentes alterações fisiológicas e morfológicas.
De uma perspectiva genética, duas alterações fenotípicas que controlam o crescimento vegetativo e floral são programadas na planta. A primeira alteração genética envolve a mudança do estado vegetativo para o estado floral. Se esta alteração genética não estiver a funcionar correctamente, então a floração não irá ocorrer. O segundo evento genético segue o compromisso da planta de formar flores. O desenvolvimento sequencial dos órgãos vegetais sugere que existe um mecanismo genético no qual uma série de genes são ligados e desligados sequencialmente. Esta mudança é necessária para que cada espiral obtenha a sua identidade única final.
ABC Modelo de Desenvolvimento Floral
No modelo simples ABC de desenvolvimento floral, três actividades genéticas (denominadas funções A, B, e C) interagem para determinar as identidades de desenvolvimento dos órgãos primordiais (singular: primordium) dentro do meristema floral. O modelo ABC de desenvolvimento floral foi inicialmente desenvolvido para descrever a colecção de mecanismos genéticos que estabelecem a identidade do órgão floral nos Rosídeos e nos Asterídeos; ambas as espécies têm quatro verticils (sépalas, pétalas, estames e carpelos), que são definidos pela expressão diferencial de vários genes homóticos presentes em cada verticil.
No primeiro espiral floral são expressos apenas os genes A, conduzindo à formação de sépalas. No segundo espiral são expressos tanto os genes A- como B, levando à formação de pétalas. No terceiro whorl, os genes B e C interagem para formar estames e só no centro da flor C-genes dão origem a carpelos. Por exemplo, quando há uma perda da função do gene B, as flores mutantes são produzidas com sépalas no primeiro espiral, como habitualmente, mas também no segundo espiral em vez da formação normal das pétalas. No terceiro whorl a falta da função B mas a presença da função C imita o quarto whorl, levando à formação de carpelos também no terceiro whorl.
modelo ABC de desenvolvimento floral: Os genes de classe A (azul) afectam sépalas e pétalas, os genes de classe B (amarelo) afectam pétalas e estames, os genes de classe C (vermelho) afectam estames e carpelos.
Os genes mais centrais neste modelo pertencem aos genes da caixa MADS e são factores de transcrição que regulam a expressão dos genes específicos de cada órgão floral.