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Os pêlos radiculares representam uma estratégia de baixo custo para aumentar a absorção de nutrientes porque podem aumentar significativamente a superfície de aquisição de nutrientes das raízes das plantas. Embora as raízes primárias e laterais sejam estimuladas a se alongarem quando as plantas crescem sob leve deficiência de nitrogênio, a existência de tal resposta de forrageamento para os pelos radiculares e seu mecanismo regulatório subjacente permanecem indefinidos. Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Instituto IPK Leibniz revelou uma estrutura composta por atores moleculares específicos que meditam na síntese, transporte e sinalização de auxina que desencadeia o alongamento do cabelo radicular para aquisição de nitrogênio. Os resultados foram publicados na revista Biologia Atual.
As plantas desenvolveram diversas estratégias adaptativas para otimizar a exploração dos recursos de luz e solo de seus ambientes. Uma das respostas adaptativas mais proeminentes é a plasticidade do desenvolvimento de seus sistemas radiculares, que permite às plantas forragearem com eficiência reservatórios de nutrientes que flutuam no espaço e no tempo. Como um componente crucial na determinação da superfície ativa da raiz, os pêlos radiculares representam uma poderosa característica morfológica para melhorar a aquisição de água e nutrientes. Os pêlos radiculares são extensões das células epidérmicas que efetivamente aumentam a área da superfície radicular e facilitam a exploração do solo em busca de água e nutrientes. O desenvolvimento do cabelo radicular começa com a especificação do destino celular, que determina se uma célula epidérmica se torna uma célula formadora de cabelo (tricoblasto) ou uma célula sem pêlos (atricoblasto).
“Em nosso estudo, mostramos pela primeira vez que a deficiência de nitrogênio estimula fortemente o alongamento dos pelos radiculares nas espécies modelo Arabidopsis thaliana e que esta resposta é crucial para a aptidão das plantas sob baixo teor de nitrogênio”, explica o Prof. Nicolaus von Wirén, chefe do departamento “Fisiologia e Biologia Celular” do Instituto IPK Leibniz. “E então integramos transcriptômica, genética molecular e biologia celular abordagens para estabelecer que o alongamento do cabelo radicular induzido por baixo nitrogênio se baseia em uma cascata de sinalização de auxina espacialmente coordenada que entra no programa de desenvolvimento do cabelo radicular através do módulo transcricional epidérmico RHD6–LRL3.”
A cascata de sinalização consiste em três estágios. Através da regulação positiva das enzimas TAA1 e mandioca8, baixo teor de nitrogênio aumenta o acúmulo de auxina no ápice da raiz (etapa 1, síntese). A auxina é então direcionada para a zona de diferenciação do cabelo radicular através dos transportadores AUX1 e PIN2 (etapa 2, transporte). Na chegada, a auxina ativa os fatores de transcrição ARF6 e IRA8 para promover o módulo transcricional RHD6–LRL3, que está confinado à epiderme e orienta o alongamento do cabelo radicular em resposta ao baixo nitrogênio (etapa 3, sinalização).
“No geral, nossos resultados sugerem que o alongamento dos pêlos radiculares representa uma estratégia adicional de resposta de forrageamento induzida sistemicamente para explorar o solo em busca de nitrogênio, ganhando ainda mais relevância à medida que a deficiência de nitrogênio se torna mais grave”, diz o Dr. Zhongtao Jia, primeiro autor do estudo. “Essas descobertas acrescentam um novo recurso à nossa compreensão das respostas de forrageamento das raízes em ambientes com baixo teor de nutrientes e expandem a estrutura mecanística da detecção de nutrientes regulada por hormônios nas raízes das plantas”.
Uma vez que pêlos radiculares mais abundantes e mais longos representam uma estratégia de baixo custo para as plantas colocarem as raízes em contacto com os nutrientes do solo, compreender como o desenvolvimento dos pêlos radiculares é regulado pelo azoto fornece novos alvos de reprodução para o desenvolvimento de culturas com maior eficiência de absorção de azoto.
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