O cílio ou flagelo está presente em todos os ramos da árvore da vida eucariota e é essencial para a motilidade celular e capacidade sensorial das células.

A matriz estrutural é sempre constituída por um axonema de microtúbulos, envolvido pela membrana da célula, e que se estende a partir de um centríolo modificado, chamado corpo basal. Em algumas espécies, os centríolos fazem também parte dos centrossomas e participam na divisão celular, organizando o fuso mitótico. Embora as células vegetativas das plantas estejam desprovidas de centríolos, plantas ancestrais como os briófitos, desenvolvem pelo processo de espermatogénese, células espermáticas móveis.

Neste caso, os centríolos formam-se de novo, providenciando um excelente sistema para investigar a evolução dos centríolos e cílios assim como a sua formação de novo. Centrando a nossa atenção nos centríolos das células espermáticas de Physcomitrella patens, pretendemos descrever, a nível ultra-estrutural, a espermatogénese e formação de novo de centríolos.

Em paralelo, estamos a estudar a regulação da motilidade e quimiotaxia das células espermáticas deste musgo ancestral. Embora a motilidade espermática em células animais tenha sido largamente estudada, nas plantas os mecanismos e natureza dos componentes moleculares ainda são desconhecidos.

A nossa abordagem baseia-se no transcritoma para a identificação de genes candidatos a estarem relacionados com a motilidade espermática e vias de sinalização da quimiotaxia em Physcomitrella patens.

O grupo de investigação está focado no papel das proteínas com domínio LOTUS, durante estes estágios de desenvolvimento.

O projeto “Evolução da Reprodução Sexual em Plantas” (EVOREPRO – www.evorepro.org) providenciará a primeira visão abrangente da evolução da reprodução sexual das plantas a nível molecular e fornecerá ideias sobre a origem da fertilização dupla em plantas.

Em conjunto com seis colegas do consórcio Europeu e dos Estados Unidos, é nosso objetivo criar uma base de dados (EVOREPRO) de sequenciação de ARN, abrangendo oito espécies de plantas, com um foco especial nos tecidos reprodutores.

Os dados obtidos serão usados para criar redes de co expressão, de forma a revelar novos conjuntos de genes conservados e relevantes para o desenvolvimento dos gâmetas nas plantas terrestres. Para além da função de coordenação deste projeto, a nossa equipa também gerou parte dos dados relativa ao transcritoma de Arabidopsis thaliana e do musgo Physcomitrella patens.

Para além disto, estamos ainda a explorar as mudanças no transcritoma e epitoma de Physcomitrella de forma a determinar o papel e funcionalidade dos mecanismos epigenéticos que atuam especificamente nos processos de gametogénese e esporogénese.

A dupla fertilização é um marco distintivo no desenvolvimento das angiospérmicas.

O pólen maduro é constituído por uma célula vegetativa e duas células espermáticas associadas à membrana plasmática no interior do citoplasma. Em contato com um estigma recetivo, o pólen começa a germinar, produzindo o tubo polínico, o qual cresce ao longo do pistilo até chegar ao saco embrionário. Aqui, as duas células espermáticas são libertadas,fertilizando uma o óvulo e outra a célula central.

A fertilização preferencial, na qual uma célula espermática está predestinada a fundir-se com o óvulo ou célula central, ocorre num número limitado de angiospérmicas que possuem células espermáticas dimórficas. Se esta fertilização preferencial também ocorre em angiospérmicas com células espermáticas isomórficas, é uma questão que ainda aguarda esclarecimento.

Com base na análise de mutantes e experiências semi in vivo, o consenso atual é de que não existe fertilização preferencial em Arabidopsis.

Neste projeto, estamos a abordar a hipótese de existir uma expressão génica diferencial nas duas células espermáticas isomórficas e de tais diferenças conduzirem a uma fertilização preferencial.