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Cientistas do Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU) descobriram uma nova via de sinalização molecular, desencadeada quando as folhas são expostas a baixa umidade, que garante que as raízes das plantas continuem crescendo em direção à água.
Em condições de solo seco, as plantas agem para tentar conservar a água produzindo o hormônio do estresse hídrico ácido abscísico (ABA). Durante décadas, os cientistas de plantas pensaram que, em resposta ao solo seco, o ABA era produzido nas raízes e depois transportado para as folhas. Nesta via de sinalização da raiz para a parte aérea, o ABA fecha os poros microscópicos das folhas, chamados estômatos, para evitar a perda de água das folhas. Nos últimos anos, os cientistas mostraram que outros sinais da raiz para o broto também dizem às folhas para produzir seu próprio ABA para economizar água.
Um novo estudo descobriu que quando as folhas de uma planta são expostas ao ar seco (baixa umidade), elas enviam um sinal na direção oposta às raízes da planta – também usando ABA – para dizer-lhes que continuem crescendo. Esta é uma descoberta surpreendente, pois o ABA é geralmente considerado um inibidor de crescimento, não um promotor de crescimento.
Essa via de sinalização do broto para a raiz potencialmente ajuda a planta a procurar água mais profundamente no solo, dando-lhe uma chance maior de sobrevivência.
Com a resposta à seca agora bem documentada nas raízes e não tanto pesquisa feita na sinalização de raiz a raiz, a equipe de pesquisa do Dr. Alexander Jones queria descobrir mais sobre o que estava acontecendo acima do solo nas folhas sob condições de ar seco. A sinalização de baixa umidade do broto para a raiz que eles descobriram pode estar agindo como um alerta precoce para a planta se preparar para futuras faltas de água.
As revelações, publicadas em plantas naturaisforam possíveis graças ao projeto e à reengenharia da equipe de Jones de um biossensor de última geração, o ABACUS2.
“Sabemos há vários anos que, em baixa umidade, as plantas priorizam o crescimento das raízes. Em muitas espécies, quando a umidade diminui, mesmo que a fotossíntese e o crescimento dos brotos sejam reduzidos, o crescimento das raízes é mantido ou até aumentado”, disse o Dr. James Rowe , primeiro autor do estudo.
“Os mecanismos moleculares por trás desse fenômeno têm sido um mistério até que o ABACUS2 nos permitiu medir as concentrações de ABA no nível celular em Arabidopsis thaliana mudas. Vimos que quando as folhas sofrem estresse de baixa umidade, o ABA se acumula nas pontas das raízes. As folhas estão reagindo ao ar seco e dizendo às raízes para continuar crescendo, permitindo que as plantas continuem procurando água no solo mais profundo.”
O que talvez seja ainda mais surpreendente é que o ABA é historicamente considerado um inibidor de crescimento. “Mesmo alguns cientistas de plantas ficam surpresos ao descobrir que o ABA pode promover o crescimento das raízes”, disse Rowe, “mas na verdade é muito importante para que as plantas possam continuar procurando água sob o solo durante o estresse hídrico”.
Os níveis de concentração de ABA são fundamentais – apenas a quantidade certa de ABA mantém o crescimento das raízes, mas muito ABA e as raízes param de crescer.
O Dr. Alexander Jones diz que essa sensibilidade à concentração de ABA significa que a planta não reage exageradamente: “O ABA da raiz vem do floema, que transporta açúcares e hormônios da parte aérea e é descarregado na ponta da raiz. A sinalização do ABA pode ajustar o crescimento da raiz como umidade varia”, disse Jones. “A baixa umidade nas folhas regula o acúmulo de ABA nas raízes, e vice-versa, a baixa umidade do solo nas raízes regula o ABA nas folhas. experimentado localmente, fornecendo assim um sistema robusto para superar o estresse hídrico.”
“Esta é uma informação fundamental útil para ajudar na compreensão das mudanças fisiológicas que ocorrem nas culturas cultivadas sob irrigação, onde o ar pode estar seco, mas as raízes estão crescendo em solo úmido – uma condição cada vez mais prevalente com as mudanças climáticas”.
Rowe supõe que poderia haver dois sinais em jogo e pesquisas futuras procurarão identificar qual sinalização está acontecendo entre as folhas e raízes sob seca e estresse de baixa umidade.
Esta pesquisa foi financiada pela Gatsby Charitable Foundation e Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).
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