O poder do tempo: como o Relógio Circadiano influencia a imunidade das plantas

O relógio circadiano é um mecanismo interno que sincroniza ritmos biológicos com o ambiente, desempenhando um papel crucial na regulação dos processos fisiológicos das plantas. Ele é como um maestro invisível, coordenando uma orquestra de genes para otimizar o funcionamento das plantas em resposta aos ciclos diários.
Nos bastidores desse relógio estão genes como o CCA1, LHY, TOC1, LUX, ELF3 e ELF4, formando seu núcleo. Embora ainda não completamente compreendidas, essas peças genéticas coordenam-se para controlar uma série de funções vitais das plantas.
Surpreendentemente, esse relógio não é autônomo; ele se ajusta ao ambiente ao redor. E o que isso tem a ver com a imunidade das plantas? Tudo. Ele não apenas regula o fechamento dos estômatos para evitar invasões bacterianas, mas também desencadeia respostas de defesa sistêmica.
Estudos recentes revelam a incrível habilidade das plantas de antecipar ataques de patógenos graças a esse relógio. Ele coordena respostas de defesa dependentes e independentes de estômatos, utilizando uma gama de compostos químicos, como espécies reativas de oxigênio, fitoalexinas e flavonoides.
Essas respostas imunes são guiadas por vias hormonais como o etileno, ácido jasmônico e ácido salicílico, intimamente ligadas ao ciclo circadiano. E não para por aí: mesmo na ausência de patógenos, as plantas exibem flutuações em moléculas de defesa, indicando uma capacidade de prever e responder ativamente a agressores potenciais.
Apesar dos avanços, ainda há mistérios a serem desvendados sobre como esse relógio influencia as defesas das plantas. O estudo dos eventos moleculares por trás desses complexos processos é um campo emocionante e promissor.
Referências
Huang R-C (2018) The discoveries of molecular mechanisms for the circadian rhythm: The 2017 Nobel Prize in Physiology or Medicine. Biomedical Journal 41:5-8
Ingle RA, Stoker C, Stone W, Adams N, Smith R, Grant M, Carré I, Roden LC, Denby KJ (2015) Jasmonate signalling drives time-of-day differences in susceptibility of Arabidopsis to the fungal pathogen Botrytis cinerea. The Plant Journal 84:937–948
Korneli C, Danisman S, Staiger D (2014) Differential Control of Pre-Invasive and Post-Invasive Antibacterial Defense by the Arabidopsis Circadian Clock. Plant and Cell Physiology 55:1613–1622
Li Z, Bonaldi K, Uribe F, Pruneda-Paz JL (2018) A Localized Pseudomonas syringae Infection Triggers Systemic Clock Responses in Arabidopsis. Current Biology 28(4):630-639
Lu H, McClung CR, Zhang C (2017) Tick Tock: Circadian Regulation of Plant Innate Immunity. Annual Review of Phytopathology 55:287-311
Patke A, Young MW, Axelrod S (2020) Molecular mechanisms and physiological importance of circadian rhythms. Nature Reviews Molecular Cell Biology 21:67–84
Sanchez SE, Kay SA (2016) The Plant Circadian Clock: From a Simple Timekeeper to a Complex Developmental Manager. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 8(12):a027748
Shaban M, Miao Y, Ullah A, Khan AQ, Menghwar H, Khan AH, Ahmed MM, Tabassum MA, Zhu L (2018) Physiological and molecular mechanism of defense in cotton against Verticillium dahliae. Plant Physiology and Biochemistry 125:193-204
Sharma M, Bhatt D (2015) The circadian clock and defence signalling in plants. Molecular Plant Pathology 16:210–218
Wenden B, Toner DLK, Hodge SK, Grima R, Millar AJ (2012) Spontaneous spatiotemporal waves of gene expression from biological clocks in the leaf. Proceedings of the National Academy of Sciences 109:6757–6762
Zhang C, Gao M, Seitz NC, Angel W, Hallworth A, Wirata L, Darwish O, Alkharouf N, Dawit T, Lin D, Egoshi R, Wang X, McClung CR, Lu H (2019) LUX ARRHYTHMO mediates crosstalk between the circadian clock and defense in Arabidopsis. Nature Communications 10:2543
Zhang C, Xie Q, Anderson RG, Ng G, Seitz NC, Peterson T, McClung CR, McDowell JM, Kong D, Kwak JM, Lu H, Ausubel FM (2013) Crosstalk between the Circadian Clock and Innate Immunity in Arabidopsis. PLoS Pathogens 9(6):e1003370
Zhang J, Coaker G, Zhou J-M, Dong X (2020) Plant Immune Mechanisms: From Reductionistic to Holistic Points of View. Molecular Plant 13:1358–1378
Zhou M, Wang W, Karapetyan S, Mwimba M, Marqués J, Buchler NE, Dong X (2015) Redox rhythm reinforces the circadian clock to gate immune response. Nature 523:472–476



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