Um estudo pioneiro descobriu o papel de um gene-chave, o PtrPAT1, no aumento da tolerância ao frio em plantas cítricas por meio da regulação do acúmulo de glicina betaína (GB). Esse avanço não apenas aprofunda nossa compreensão de como as plantas lidam com o estresse pelo frio, mas também abre caminho para o desenvolvimento de variedades cítricas resistentes ao frio, o que pode revolucionar a produção global de frutas cítricas.

   As plantas cítricas, tradicionalmente cultivadas em climas tropicais e subtropicais, são altamente vulneráveis ​​ao estresse pelo frio, o que pode afetar drasticamente tanto a produção quanto a qualidade dos frutos. 

   Embora estudos anteriores tenham apontado o papel protetor da glicina betaína (GB) em plantas submetidas ao estresse pelo frio, as vias moleculares que governam o acúmulo de GB não estavam totalmente claras até agora. Esta pesquisa aborda essa lacuna, oferecendo novos insights genéticos para melhorar a tolerância ao frio das frutas cítricas.

   Em um estudo recente (DOI: 10.1093/hr/uhae296) publicado em 23 de outubro de 2024, na Horticulture Research, uma equipe internacional de cientistas da Universidade de Medicina Chinesa de Guangxi e da Universidade Agrícola de Huazhong identificou o gene “PtrPAT1” em Poncirus trifoliata, um parente cítrico resistente conhecido por sua resistência ao frio. Suas descobertas revelam que o “PtrPAT1” desempenha um papel crucial na tolerância ao frio ao estimular a biossíntese de GB, fornecendo uma ferramenta genética potencial para melhorar a resistência ao frio em culturas cítricas comerciais.

   A pesquisa se concentrou no gene “PtrPAT1”, que pertence à família GRAS de fatores de transcrição e é altamente sensível ao estresse pelo frio. A equipe descobriu que o “PtrPAT1” está localizado tanto no núcleo quanto na membrana plasmática, onde ativa o gene “PtrBADH-1”, um fator-chave na produção de GB. Usando modificação genética, os pesquisadores demonstraram que a superexpressão de “PtrPAT1” em plantas de tabaco transgênicas aumentou o acúmulo de GB, aumentou a atividade de enzimas antioxidantes e melhorou a tolerância ao frio. Em contraste, o silenciamento do “PtrPAT1” resultou em níveis mais baixos de GB e um aumento acentuado na sensibilidade ao frio. Importante ressaltar que a equipe identificou um motivo específico de DNA, TTTCATGT, no promotor “PtrBADH-1”, que se liga ao “PtrPAT1” para ativar a expressão genética, confirmando sua função como um ativador transcricional. Essas descobertas posicionam o “PtrPAT1” como um regulador crítico do estresse pelo frio, abrindo caminho para uma potencial engenharia genética em culturas cítricas.

FIGURA: Um modelo simplificado ilustra a regulação mediada pelo estresse pelo frio do PtrPAT1 em Poncirus trifoliata. A exposição ao frio induz PtrPAT1, que transativa PtrBADH-l ligando-se diretamente ao seu promotor, promovendo o acúmulo de GB. Além disso, o PtrPAT1 induzido pelo frio pode regular a expressão de PtrPOD e PtrSOD, direta ou indiretamente, facilitando assim a eliminação de ROS. Isso, juntamente com as duas vias independentes, melhora a tolerância ao frio de P. trifoliata. Linhas sólidas indicam uma função direta e linhas tracejadas indicam uma função indireta. Mais pesquisas são necessárias para determinar se o PtrPAT1 regula a transcrição de PtrPOD e PtrSOD de outras maneiras.

   O Dr. Ji-Hong Liu, coautor do estudo, enfatizou a importância dessas descobertas: "Esta pesquisa marca um grande avanço em nossa compreensão de como as plantas cítricas lidam com o estresse pelo frio. A identificação do “PtrPAT1” e seu papel na regulação da biossíntese da bactéria cítrica (GB) abre novos caminhos para o desenvolvimento de variedades cítricas resistentes ao frio, vitais à medida que as mudanças climáticas continuam a impactar a produtividade agrícola.

   As implicações dessa descoberta vão muito além do cultivo de cítricos. A capacidade de aproveitar o “PtrPAT1” pode levar à criação de variedades cítricas geneticamente modificadas com maior resiliência ao estresse pelo frio, reduzindo perdas de colheitas e estabilizando a produtividade em regiões vulneráveis. Além disso, essa pesquisa pode inspirar estratégias genéticas semelhantes em outras culturas, fornecendo um roteiro para melhorar a resistência ao estresse na agricultura.

*Esta notícia foi publicada pela ChileBio e pode ser acessada em seu idioma original em: https://chilebio.cl/2025/04/19/cientificos-identifican-un-gen-clave-que-mejora-la-supervivencia-de-los-citricos-en-climas-frios/