Em duas publicações, biólogos de Utrecht e colegas internacionais descrevem processos usados por plantas para se adaptarem ao calor. As descobertas fornecem insights sobre como as plantas funcionam perfeitamente sob altas temperaturas abaixo do ideal. Também pode fornecer um trampolim para controlar o crescimento das plantas e torná-las mais resistentes ao aquecimento global. Os pesquisadores publicam seus resultados no The Plant Journal e na Nature Communications.
Ursos polares no deserto
No entanto, muitas espécies de plantas desenvolveram maneiras de lidar com temperaturas mais altas. “Ao contrário dos animais, muitas plantas podem adaptar a forma do corpo em resposta ao calor e outros fatores ambientais”, diz o pesquisador Martijn van Zanten, que é afiliado à Universidade de Utrecht e contribuiu para as duas publicações. “Os animais são uma história totalmente diferente. Simplificando, se você colocar um urso polar no deserto, ele ainda se parecerá com um urso polar com um casaco de pele grosso. Mas se uma planta crescer em condições mais quentes, ela irá adaptar sua forma corporal de acordo. Desta forma, a planta tenta funcionar de forma otimizada sob essas condições menos favoráveis. ”
Da forma compacta à planta aberta
Muitas espécies de plantas podem adaptar a forma de seus caules e folhas para torná-los mais resistentes a altas temperaturas. Isso também é verdade para o agrião (Arabidopsis thaliana), considerado por muitos biólogos vegetais como seu modelo de planta favorito. No frio, essas plantas são compactas e têm as folhas rentes ao solo. Quando a temperatura sobe, eles assumem uma postura mais aberta. As folhas, por exemplo, ficam mais retas. Isso reduz muito a radiação direta do sol. Além disso, os caules das folhas vão esticar, permitindo que mais vento passe pelas folhas e dissipe o calor.
Alongamento desejado e indesejado
Ainda assim, em plantações e flores (de corte), esse tipo de alongamento é frequentemente indesejado. Os produtores desejam controlar essas mudanças, pois o alongamento pode impedir a qualidade do produto. “Mas, ao mesmo tempo, é necessária uma adaptação para tornar as lavouras mais resistentes às altas temperaturas decorrentes das mudanças climáticas. Isso é necessário para manter a produção a longo prazo ”, diz Van Zanten.
Tornando as plantas mais tolerantes ao clima
“Muitas safras cultivadas perderam a capacidade de responder bem a temperaturas mais altas”, diz Van Zanten. “Em várias culturas, ele desapareceu durante o processo de domesticação e melhoramento, uma vez que os criadores focaram principalmente em outras características.”
Com a mudança climática aumentando as temperaturas, Van Zanten diz que há uma necessidade crescente de tornar as plantas mais tolerantes ao clima. “Isso requer conhecimento de como as plantas lidam com temperaturas mais altas. Como eles convertem os sinais de temperatura que recebem em adaptações de crescimento? Pesquisar os mecanismos moleculares pelos quais as plantas se adaptam a temperaturas abaixo do ideal permite que ferramentas ajustem a arquitetura das safras por meio da reprodução ”.
Mecanismo molecular liga a postura de calor
As plantas de agrião que não se adaptam mais a altas temperaturas podem recuperar essa capacidade quando expostas a certos produtos químicos. Isso foi descoberto por uma equipe de pesquisa internacional liderada por Van Zanten. A equipe testou um grande número de substâncias em um mutante de agrião que não se adapta mais a altas temperaturas. Eles descobriram uma molécula que pode 'ativar' a adaptação à alta temperatura em plantas jovens, mesmo em baixas temperaturas.
Os pesquisadores chamam esse composto de 'Calor'. Modificando quimicamente a molécula e estudando quais proteínas podem se ligar ao aquecimento, eles encontraram um grupo de proteínas chamadas nitrilases. O subgrupo identificado é conhecido por ocorrer apenas em repolhos e espécies relacionadas, incluindo agrião.
Junto com uma empresa de melhoramento de plantas, os biólogos descobriram que, de fato, as espécies de repolho respondem ao aquecimento. Eles também descobriram que as nitrilases são necessárias para a adaptação às altas temperaturas, provavelmente porque permitem a produção do conhecido hormônio do crescimento auxina. Os pesquisadores publicaram esta descoberta no The Plant Journal.
Novo caminho para adaptação à alta temperatura
A publicação dos resultados do Heatin coincide com outra publicação, hoje na Nature Communications. Essa pesquisa foi liderada por cientistas do instituto VIB na Bélgica, com Van Zanten também envolvido. A equipe descobriu uma proteína anteriormente não descrita que regula a maneira como as plantas se adaptam a um ambiente mais quente. A proteína foi nomeada MAP4K4 / TOT3, com TOT significando Alvo de Temperatura.
Notavelmente, o processo conduzido pelo TOT3 é amplamente independente de todas as outras vias de sinalização que os biólogos têm vinculado até agora à adaptação ao calor nas plantas. Além disso, as adaptações do TOT3 não parecem depender da quantidade e da composição da luz que incide sobre a planta.
Van Zanten: “Há uma grande sobreposição nos mecanismos moleculares pelos quais as plantas adaptam o crescimento às mudanças na composição da luz e à alta temperatura. Com TOT3, agora temos um fator com o qual podemos controlar o crescimento sob altas temperaturas, sem interferir na forma como a planta lida com a luz. ”
Aplicações amplas
“O que o torna ainda mais interessante”, diz Van Zanten, “é que o TOT3 desempenha um papel semelhante na adaptação do crescimento sob alta temperatura, tanto no agrião quanto no trigo. Essas duas espécies são geneticamente muito separadas uma da outra. Isso oferece um grande potencial para amplas aplicações. ”
Alternativa para inibidores de crescimento
Em última análise, as descobertas do TOT3 e o papel das nitrilases podem ajudar a continuar a cultivar safras suficientes, mesmo quando as temperaturas aumentam devido às mudanças climáticas. As descobertas também oferecem oportunidades para desenvolver alternativas aos produtos químicos que agora são freqüentemente usados para inibir o crescimento das plantas. Como exemplo, Van Zanten menciona flores cortadas, que respondem muito fortemente às flutuações de temperatura. Na floricultura, portanto, muitos inibidores de crescimento são usados para manter as plantas bonitas e compactas.
“No momento em que você compra tulipas, por exemplo, elas ainda têm um belo caule curto”, diz Van Zanten. “Mas depois de alguns dias em sua casa, eles começam a ficar pendurados na borda do vaso. As temperaturas internas mais altas fazem com que as plantas se estiquem, levando-as eventualmente a amolecer e dobrar. Esperamos que os novos conhecimentos contribuam para a seleção de novas variedades de flores que se alongam menos sob altas temperaturas. Desta forma, podemos reduzir o uso de inibidores de crescimento prejudiciais. ”
Para mais informações:
Universidade de Utrecht
www.uu.nl