Parasitismo vegetal e transporte de metais: narrativas complementares da evolução e inovação molecular em plantas

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

Título alternativo

Parasitic Plants and Metal Transport: Complementary Narratives of Evolution and Molecular Innovation in Plants

Primeiro orientador

Membros da banca

Luiz Eduardo Vieira Del Bem
Douglas Silva Domingues
Cristiane Paula Gomes Calixto
Augusto Carvalho de Abreu
Joni Esrom Lima

Resumo

A evolução das plantas terrestres é marcada pela reutilização, modificação e especialização de vias moleculares ancestrais que sustentaram a conquista do ambiente continental e permitiram a diversificação de formas autotróficas e heterotróficas. Esta tese integra dois eixos evolutivos centrais: a emergência e diversificação do parasitismo vegetal e a evolução dos sistemas de aquisição e homeostase de metais. O primeiro eixo examina o haustório, órgão característico das plantas parasitas, destacando a mobilidade de lncRNAs na interface parasita-hospedeiro, a cooptação de vias de defesa e sinalização típicas de plantas não parasitas e o papel de receptores do tipo PRR-RLK na percepção de moléculas que desencadeiam sua formação. Em conjunto, esses processos evidenciam como pressões bióticas moldaram circuitos regulatórios capazes de sustentar estilos de vida altamente especializados, como os observados em plantas parasitas. No segundo eixo, são analisadas as estratégias de captação de ferro e a evolução estrutural de transportadores metálicos, com destaque para a convergência funcional de mecanismos de aquisição de ferro ferroso e para a diversificação da família proteica HMA. A síntese desses temas mostra que mecanismos associados à percepção de sinais, defesa, nutrição mineral e comunicação interespécies emergem de princípios evolutivos comuns baseados em inovação a partir de convergência e coaptação, modularidade e plasticidade estrutural. Em conjunto, os resultados apresentados elucidam como vias ancestrais foram remodeladas ao longo da evolução das plantas terrestres para gerar soluções adaptativas distintas.

Abstract

The evolution of land plants has been driven by the reuse, modification and specialization of ancestral molecular pathways that enabled the colonization of terrestrial environments and the diversification of both autotrophic and heterotrophic forms. This thesis integrates two major evolutionary axes: the emergence and diversification of plant parasitism, and the evolution of systems for metal acquisition and homeostasis. The first axis examines the haustorium, the key organ of parasitic plants, focusing on the mobility of long non-coding RNAs at the parasitehost interface, the co-option of defense and signaling pathways typical of non-parasitic plants, and the role of PRR-RLK receptors in the perception of molecules that trigger haustorium development. Together, these processes illustrate how biotic pressures shaped regulatory circuits capable of sustaining highly specialized parasitic lifestyles. The second axis investigates the strategies for iron uptake and the structural evolution of metal transporters, highlighting the convergent emergence of mechanisms for ferrous iron acquisition and the functional diversification of the HMA family. The synthesis of these themes reveals that mechanisms underlying signal perception, defense, mineral nutrition, and interspecies communication emerge from shared evolutionary principles shaped by convergence, co-option, modularity, and structural plasticity. Overall, the results presented here elucidate how ancestral molecular pathways were remodeled throughout plant evolution to generate distinct adaptive solutions.

Assunto

Desenvolvimento Vegetal, Plantas, Evolução Biológica, Parasitismo

Palavras-chave

coaptação, convergência evolutiva, haustório, parasitismo vegetal, transportadores de metais

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