As videiras são culturas economicamente importantes, mas a sua sensibilidade ao stress pelo impede o cultivo em algumas regiões. Para sobreviver a temperaturas muito baixas, as plantas empregam a via regulatória ICE–CBF–COR, onde os fatores de transcrição ICE ativam CBFs , que por sua vez desencadeiam genes responsivos ao frio.
Assim, manter a estabilidade de ICE e CBFs é crucial para a tolerância ao frio, mas essas proteínas estão sujeitas a uma regulação complexa, incluindo a ubiquitinação. Embora várias ligases U-box E3 tenham sido associadas a respostas à seca e a doenças, pouco se sabia sobre seu papel direto na tolerância da uva ao frio. Com base nesses desafios, é necessário investigar como as ligases de ubiquitina influenciam as redes regulatórias do frio na videira.
Uma equipa de investigadores da Northwest A&F University, Henan Institute of Science and Technology e outros colaboradores relataram as suas descobertas na revista “Horticulture Research”. O estudo identificou o VviPUB19 como um fator crítico que prejudica a resiliência da videira ao stress pelo frio. Ao integrar análises moleculares, genéticas e fisiológicas, os investigadores descobriram como essa ligase E3 promove a degradação de fatores de transcrição essenciais para ativar genes protetores de resposta ao frio.
A equipa de investigadores começou por clonar o gene VviPUB19 da cultivar ‘Thompson Seedless’ e confirmou que a sua expressão é fortemente induzida por tratamento em baixa temperatura (4 °C). Ensaios funcionais em Arabidopsis revelaram que plantas com superexpressão de VviPUB19 eram hipersensíveis ao congelamento, apresentando maior vazamento de eletrólitos e menores taxas de sobrevivência. Por outro lado, o mutante atpub19 apresentou maior resistência, e esse fenótipo foi revertido quando complementado com VviPUB19. Linhagens de uva transgénicas com superexpressão de VviPUB19 apresentaram murcha e aumento de marcadores de stress oxidativo sob tratamento a frio, confirmando tolerância reduzida.
Estudos mecanísticos demonstraram que VviPUB19 interage fisicamente com VviICE1/2/3 e VviCBF1/2 através dos domínios UND e ARM, levando à sua degradação proteassomal. Essa supressão reduziu a expressão de genes responsivos ao frio, incluindo VviCOR27 e VviLEA2. Curiosamente, VviICEs também ativaram o promotor VviPUB19, criando um ciclo regulatório que equilibra a sinalização de stress com o crescimento. Este é o primeiro relato de uma ligase E3 em videira desestabilizando diretamente CBFs., revelando uma nova camada de regulação pós-traducional dentro da via ICE–CBF–COR.
“Compreender os mecanismos genéticos por trás da sensibilidade da videira ao frio é crucial para expandir o cultivo em climas mais severos”, referiu Chaohong Zhang, autor sénior do estudo.
“A nossa descoberta de que o VviPUB19 tem como alvo direto as proteínas ICE e CBF para degradação fornece uma importante peça que faltava no quebra-cabeça da regulação do estresse pelo frio. Este trabalho não apenas avança a biologia vegetal fundamental, mas também destaca potenciais alvos genéticos para melhoramento genético ou abordagens biotecnológicas para melhorar a resiliência ao frio na videira e possivelmente em outras fruteiras”, acrescentou o cientista.
A identificação do VviPUB19 como um regulador negativo da tolerância ao frio tem implicações significativas para a viticultura e o melhoramento de culturas. Ao silenciar ou modificar esse gene, os cientistas podem aumentar a resiliência da uva em regiões propensas a danos causados pela geada e pelo frio. Isso poderia ampliar as áreas de plantio, estabilizar a produtividade e reduzir as perdas económicas. Além disso, as descobertas abrem novas direções para estratégias de melhoramento molecular que ajustam o equilíbrio entre crescimento e tolerância ao stress. Além da videira, o mecanismo descoberto aqui pode ser aplicado a outras culturas, oferecendo oportunidades mais amplas para desenvolver variedades resistentes ao clima em meio aos desafios globais das flutuações de temperatura.
