Desenvolvimento Floral e o Modelo ABC

A flor é construída a partir de quatro verticilos concêntricos de órgãos, e o elegante modelo ABC explica como um pequeno conjunto de genes sobrepostos atribui a cada verticilo sua identidade — um dos resultados fundadores da genética do desenvolvimento vegetal.

Definition

O desenvolvimento floral é o processo pelo qual um ápice caulinar vegetativo é convertido em um meristema floral e padronizado em sépalas, pétalas, estames e carpelos, e o modelo ABC é a estrutura genética que explica como a identidade dos órgãos é especificada.

Scope

Este tópico abrange a transição para a floração, a organização do meristema floral em verticilos e o modelo genético ABC(DE) de identidade de órgãos florais, incluindo os mutantes homeóticos e os fatores de transcrição MADS-box que o estabeleceram.

Core questions

• Como um meristema caulinar se torna um meristema floral com verticilos distintos?
• Como as classes de genes A, B e C se combinam para especificar a identidade dos órgãos florais?
• O que os mutantes florais homeóticos revelam sobre a lógica da padronização floral?

Key theories

Modelo combinatório ABC

Três classes de atividade gênica homeótica atuam em domínios sobrepostos nos quatro verticilos — A sozinho especifica sépalas, A mais B pétalas, B mais C estames e C sozinho carpelos — de modo que a perda de uma classe transforma os órgãos de forma previsível.

Fatores de transcrição MADS-box

A maioria dos genes de identidade floral codifica fatores de transcrição MADS-box que se combinam em complexos multiméricos, fornecendo a base molecular para o código ABC combinatório e suas extensões D e E posteriores.

Mechanisms

Os genes de identidade de órgãos florais são expressos em territórios definidos e sobrepostos do jovem meristema floral. A atividade da classe A nos dois verticilos externos, da classe B nos dois do meio e da classe C nos dois internos combinam-se para que cada verticilo receba um código único que direciona o desenvolvimento de sépalas, pétalas, estames ou carpelos; as funções A e C são mutuamente antagônicas. Os genes codificam proteínas com domínio MADS que se agrupam em complexos tetraméricos, uma interação capturada no modelo de quarteto posterior, e mutações de perda de função causam conversões homeóticas de um tipo de órgão em outro.

Clinical relevance

A estrutura ABC orienta o melhoramento ornamental — por exemplo, a duplicação de flores em rosas e muitas plantas de jardim reflete a atividade alterada dos genes de identidade de órgãos — e informa os esforços para manipular a estrutura de flores e frutos em culturas agrícolas.

History

Rastreios genéticos paralelos em Arabidopsis e Antirrhinum no final da década de 1980 identificaram mutantes florais homeóticos, que Coen e Meyerowitz sintetizaram no modelo ABC em 1991; trabalhos moleculares posteriormente identificaram genes MADS-box e estenderam o modelo com as funções D e E.

Key figures

• Enrico Coen
• Elliot Meyerowitz
• Günter Theißen

Seminal works

• coen1991
• taiz2015

Frequently asked questions

Quais são os quatro verticilos de uma flor?

De fora para dentro, uma flor típica possui quatro verticilos: sépalas, pétalas, estames e carpelos, e o modelo ABC explica como a identidade de cada verticilo é geneticamente especificada.

O que acontece em um mutante ABC?

A perda de uma classe de genes causa transformações homeóticas: por exemplo, a perda da atividade da classe C converte estames em pétalas e carpelos em sépalas, produzindo as vistosas flores duplas familiares em muitas plantas cultivadas.