Auto-incompatibilidade em plantas

Abstract

A auto-incompatibilidade (AI) é a incapacidade de uma planta fértil formar sementes quando fertilizada por seu próprio pólen. É um mecanismo fisiólogico, com base genética, que promove a alogamia, e tem despertado a atenção de geneticistas e melhoristas de plantas. Atualmente, a ênfase nas pesquisas está na identificação e entendimento dos processos moleculares e celulares que levam ao reconhecimento e à rejeição do pólen auto-incompatível, incluindo a identificação, localização e seqüenciamento das proteínas, enzimas e genes envolvidos. Existem dois tipos principais de AI, a gametofítica (AIG), em que a especificidade do pólén é gerada pelo alelo S do genoma haplóide do grão do pólen (gametófito), e a esporofítica (AIE), em que a especificidade é gerada pelo genótipo diplóide da planta adulta (esporófito) que deu origem ao grão de pólen. A AIE pode ser homomórfica, quando não existem modificações florais que acompanham o processo, ou heteromórfica, quando, com o processo de AI, ocorrem modificações florais. A reação da AI engloba desde o impedimento da germinação do pólen até o rompimento do tubo polínico. A ocorrência de AI em espécies de interesse econômico pode ter uma importância muito grande, sendo muito positiva em alguns casos e um empecilho em outros, dependendo da parte da planta (vegetativa ou reprodutiva) que é colhida e do tipo de reprodução, sexual ou vegetativa. A utilização da AI no melhoramento de plantas é feita há bastante tempo, mas existe uma lacuna entre o grau de detalhamento do conhecimento teórico, como as bases genética e molecular, e a aplicação deste conhecimento no melhoramento.

Self-incompatibility (SI) is the failure of a fertile plant to set seeds when fertilized with its own pollen. It is a physiological mechanism, with a genetic basis, which promotes allogamy and has drawn geneticists and plant breeders’ attention. Nowadays, the research has put emphasis on the identification and understanding of the molecular and cellular processes leading to the recognition and rejection of the self-incompatible pollen, including the identification, localization and sequencing of proteins, enzymes and genes involved. There are two types of SI, gametophytic (GSI) in which the pollen specificity is determined by the S allele of the pollen grain (gametophyte) haploid genome, and sporophytic (SIS), where the pollen specificity is determined by the diploid genotype of the adult plant (sporophyte) that generated the pollen grain. SIS may be homomorphic, when there are no floral modifications related to the SI process, or heteromorphic, when floral modifications occur together with the SI process. The SI reaction may occurr from pollen germination impairing up to pollen tube breakdown. The existence of SI in economically important plants may be very important, being very positive in some cases or a burden in others, depending on the plant part harvested (vegetative or reproductive) and its mode of reproduction, sexual or asexual. SI has been employed in plant breeding for many years, but there is a gap between theoretical knowledge, such as genetic and molecular basis, and utilization in plant breeding programs.