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Algumas plantas podem sobreviver meses sem água, apenas para ficarem verdes novamente após uma breve chuva. Um estudo recente das Universidades de Bonn e Michigan mostra que isso não se deve a um “gene milagroso”. Em vez disso, essa capacidade é consequência de toda uma rede de genes, quase todos também presentes em variedades mais vulneráveis. Os resultados já apareceram online com antecedência na revista “The Plant Journal”. A edição impressa será publicada em breve.
Em seu estudo, os pesquisadores examinaram de perto uma espécie que há muito é estudada na Universidade de Bonn – a planta da ressurreição Craterostigma plantagineum. Ele leva seu nome com razão: em tempos de seca, pode-se pensar que está morto. Mas mesmo depois de meses de seca, um pouco de água é suficiente para reanimá-la. “Em nosso instituto, estudamos como a planta faz isso há muitos anos”, explica a Prof. Dra. Dorothea Bartels, do Instituto de Fisiologia Molecular e Biotecnologia de Plantas (IMBIO) da Universidade de Bonn.
Seus interesses incluem os genes responsáveis pela tolerância à seca. Tornou-se cada vez mais claro que essa capacidade não é o resultado de um único “gene milagroso”. Em vez disso, muitos genes estão envolvidos, a maioria dos quais também encontrados em espécies que não lidam tão bem com a seca.
A planta tem oito cópias de cada cromossomo
No estudo atual, a equipe de Bartel, juntamente com pesquisadores da Universidade de Michigan (EUA), analisou o genoma completo de Craterostigma plantagineum. E isso é bastante complexo: enquanto a maioria dos animais tem duas cópias de cada cromossomo – uma da mãe, uma do pai – o Craterostigma tem oito. Esse genoma “octuplo” também é chamado de octoplóide. Nós, humanos, ao contrário, somos diplóides.
“Tal multiplicação de informação genética pode ser observada em muitas plantas que evoluíram sob condições extremas”, diz Bartels. Mas por que isso? Uma razão provável: se um gene estiver presente em oito cópias em vez de duas, ele pode, em princípio, ser lido quatro vezes mais rápido. Um genoma octoplóide pode, portanto, permitir que grandes quantidades de uma proteína necessária sejam produzidas muito rapidamente. Essa habilidade também parece ser importante para o desenvolvimento da tolerância à seca.
Em Craterostigma, alguns genes associados à maior tolerância à seca são ainda mais replicados. Isso inclui os chamados ELIPs – o acrônimo significa “proteínas induzíveis precoces pela luz”, pois são rapidamente ativadas pela luz e protegem contra o estresse oxidativo. Eles ocorrem em alto número de cópias em todas as espécies tolerantes à seca. “Craterostigma tem cerca de 200 genes ELIP que são quase idênticos e estão localizados em grandes grupos de dez ou vinte cópias em diferentes cromossomos”, explica Bartels. As plantas tolerantes à seca podem, portanto, presumivelmente recorrer a uma extensa rede de genes que podem rapidamente regular positivamente em caso de seca.
Espécies sensíveis à seca geralmente têm os mesmos genes – embora em números de cópias menores. Isso também não é surpreendente: as sementes e o pólen da maioria das plantas ainda conseguem germinar após longos períodos sem água. Então eles também têm um programa genético para proteger contra a seca. “No entanto, esse programa normalmente é desligado na germinação e não pode ser reativado depois”, explica o botânico. “Nas plantas de ressurreição, ao contrário, ele permanece ativo.”
A maioria das espécies “pode fazer” tolerância à seca
A tolerância à seca, portanto, é algo que a grande maioria das plantas “pode fazer”. Os genes que conferem essa capacidade provavelmente surgiram muito cedo no curso da evolução. No entanto, essas redes são mais eficientes em espécies tolerantes à seca e, além disso, não são ativas apenas em determinados estágios do ciclo de vida.
Dito isto, nem todas as células de Craterostigma plantagineum têm o mesmo “programa de seca”. Isso foi demonstrado por pesquisadores da Universidade de Düsseldorf, que também participaram do estudo. Por exemplo, diferentes genes da rede de seca estão ativos nas raízes durante a dessecação do que nas folhas. A descoberta não é inesperada: as folhas, por exemplo, precisam se proteger dos efeitos nocivos do sol. Eles são ajudados nisso por ELIPs, por exemplo. Com umidade suficiente, a planta forma pigmentos fotossintéticos que absorvem pelo menos parcialmente a radiação. Essa proteção natural falha em grande parte durante a seca. As raízes, ao contrário, não precisam se preocupar com queimaduras solares.
O estudo melhora a compreensão de por que algumas espécies sofrem tão pouco com a seca. A longo prazo, poderia, portanto, contribuir para o melhoramento de culturas como trigo ou milho, que lidam melhor com a seca. Em tempos de mudança climática, é provável que eles tenham uma demanda maior do que nunca no futuro.
Instituições participantes e financiamento:
Além da Universidade de Bonn, a Michigan State University (EUA) e a Heinrich Heine University Düsseldorf estiveram envolvidas no estudo. O trabalho foi financiado pela US National Science Foundation (NSF) e pela German Research Foundation (DFG).
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