As Raízes das Parcerias entre Plantas e Fungos

Muitas plantas na terra dependem de relações especiais com fungos pra crescer bem. Há muito tempo, seus ancestrais formaram parcerias com certos tipos de fungos conhecidos como fungos micorrízicos arbusculares (AM). Outros tipos de parcerias também se desenvolveram em várias plantas. Por exemplo, algumas plantas da família Ericaceae têm uma relação diferente com fungos, enquanto plantas de leguminosas fazem conexões simbioticas com certas bactérias que ajudam a pegar nitrogênio do solo.

Outro tipo de relação é chamado de simbiose ectomicorrízica (ECM). Nesse caso, os fungos não entram nas células da planta, mas vivem entre elas. Esse tipo de relação é encontrado principalmente em plantas com sementes, especialmente algumas árvores e arbustos, como pinheiros e carvalhos.

Os pesquisadores têm trabalhado pra entender mais sobre os fungos envolvidos nessas relações, mas ainda tem muito a descobrir sobre as próprias plantas. Enquanto sabemos quais tipos de plantas estão envolvidas na simbiose ECM, não houve muita exploração sobre como essas parcerias começaram. A maioria dos estudos focou em grupos específicos de plantas ou fungos, tornando difícil ver o quadro maior de como essas relações evoluíram.

Esse artigo investiga como as relações ECM se desenvolveram em um grupo específico de plantas chamadas rosídeas. Descobrimos que há pelo menos 16 origens diferentes de ECM, levando a 17 grupos atuais de rosídeas ECM. Ao examinar os genes dessas plantas, destacamos genes importantes que desempenham papéis na alteração das paredes celulares das plantas.

#As Origens de ECM nas Plantas

Muitos dos diferentes grupos de plantas ECM provavelmente começaram suas relações com fungos de maneira independente. Para as rosídeas, os principais grupos envolvidos incluem Fagales, Salicaceae e Myrtoideae, junto com grupos menores de outras ordens de plantas. Montamos uma árvore genealógica de rosídeas usando sequências de proteínas específicas das plantas pra estudar como o traço ECM evoluiu.

Nos nossos achados, vemos que as relações ECM surgiram separadamente em muitas linhagens. Os dados mostram uma origem clara de ECM no ancestral comum de Fagales, que depois perdeu esse traço em um grupo relacionado, Myricaceae. Em Myrtoideae, também há evidências de uma única origem, com uma possível perda em certas espécies.

Além disso, investigamos quantos genes estão relacionados a essas diferentes origens. Encontramos alguns genes que parecem ter estado ativos no ancestral comum das rosídeas, mas que são mantidos principalmente por espécies ECM. Alguns genes também permanecem em várias espécies não-ECM, sugerindo que esses genes poderiam estar no caminho de desaparecer, mas ainda não foram totalmente perdidos.

#Comparando Linhagens ECM

A gente também foca no processo de Duplicação de genes, que é quando um gene faz uma cópia de si mesmo, permitindo que as plantas desenvolvam novos traços. Descobrimos que a capacidade de formar relações ECM pode acontecer através de caminhos genéticos semelhantes, mas separados.

Pra checar isso, examinamos a atividade gênica em três espécies de plantas conhecidas por se envolverem em ECM e comparamos suas respostas gênicas. Descobrimos uma lista de 537 genes que foram regulados de forma semelhante entre as três espécies. Essa atividade compartilhada indica que essas plantas têm uma reação comum aos fungos ECM, apesar das diferenças em suas interações específicas.

Em seguida, investigamos como a duplicação gênica contribui pro desenvolvimento de ECM. Na nossa análise de diferentes linhagens de plantas que têm ECM, detectamos muitos eventos de duplicação de genes em ancestrais desses grupos. Depois de filtrar pra genes relevantes, identificamos nove candidatos que mostram duplicações significativas ligadas a ECM.

Notavelmente, muitos desses genes candidatos estão envolvidos em modificar a parede celular da planta, que é crucial para as interações entre plantas e fungos. Mudanças na parede celular são frequentemente vistas durante a parceria com fungos ECM, refletindo uma mudança em como essas relações funcionam.

#Co-optação de Caminhos Existentes

Além da duplicação gênica, a evolução convergente também pode acontecer quando as plantas usam genes e processos existentes de novas maneiras. Pra ECM, pesquisas sugerem que a evolução dessa relação em alguns grupos de plantas pode ter sido ajudada pela reutilização de uma via de sinalização que já estava em vigor pra outros tipos de parcerias planta-fungo.

Analisamos genes específicos conhecidos como genes da via de simbiose comum (CSP) e seus papéis na simbiose ECM. Muitos desses genes ainda são encontrados em plantas que perderam a capacidade de formar outros tipos de parcerias, indicando que eles podem ter sido reaproveitados pra relações ECM.

Ao explorar os caminhos evolutivos desses genes, encontramos uma tendência onde a maioria das espécies ECM ainda mantém genes cruciais, mesmo que tenham perdido a capacidade pra outros tipos de simbiose. Isso sugere que a evolução de ECM pode envolver ferramentas genéticas compartilhadas de relações passadas.

#Conclusão

Através da nossa exploração da genética e genômica das plantas, aprendemos que a capacidade das plantas rosídeas de se envolverem em simbiose ECM provavelmente surgiu de forma independente em diferentes linhagens. Essa independência aponta pra complexidade de como plantas e fungos interagem, mostrando que não há um único caminho pra essa relação, mas sim uma rede de histórias evolutivas diversas.

As descobertas da nossa pesquisa ressaltam a importância de focar tanto no lado das plantas quanto no dos fungos nessas parcerias. Ao obter insights sobre essas relações, melhoramos nossa compreensão de como as plantas se adaptam aos seus ambientes e evoluem ao longo do tempo.

#Informações de Apoio

Aqui, fornecemos dados e detalhes adicionais que ilustram ainda mais nossas descobertas:

• Tabelas e figuras detalhando as especificidades das relações gênicas em ECM e suas várias linhagens.
• Recursos genéticos explorados ligados às modificações da parede celular e outras interações significativas.
• Árvores filogenéticas mostrando as relações entre diferentes espécies de rosídeas.

Essa exploração no mundo das interações planta-fungo tá só começando, mas nossas descobertas indicam uma rica tapeçaria de conexões que continuam a moldar o reino vegetal hoje.