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Os cientistas descobriram um gene vegetal que impulsiona o crescimento dos pelos das raízes, as minúsculas estruturas que ajudam as plantas a encontrar água e nutrientes no solo.
Identificado por uma equipe liderada pela pesquisadora da Universidade Estadual de Washington, Karen Sanguinet, o gene, apelidado de “BUZZ”, causa teias de raízes mais densas e de crescimento mais rápido e também pode determinar como as plantas encontram e usam nitratos, uma fonte primária de nitrogênio essencial para o crescimento das plantas. . Os nitratos também são usados em fertilizantes que podem poluir o meio ambiente como escoamento, e esta descoberta genética poderia, em última análise, ajudar os cientistas de plantas a encontrar maneiras de cultivar culturas de forma mais sustentável.
“O escoamento de nitrato e a eficiência do uso de nitrogênio são algumas das questões proeminentes que a agricultura enfrenta”, disse Sanguinet, professor associado do Departamento de Culturas e Ciências do Solo da WSU. “Se você conseguir entender os mecanismos genéticos que controlam a absorção e sinalização de nitrato, bem como como as plantas podem usar melhor o nitrato, isso será vantajoso para a agricultura, o solo, a água, a aplicação de fertilizantes e todo o ciclo do nitrogênio.”
O estudo, publicado na revista Novo Fitologista, descobriram que o gene BUZZ ajusta o crescimento da raiz – tanto a taxa quanto a iniciação lateral da raiz – em resposta à concentração de nitrato no solo próximo.
“A expressão do gene BUZZ é ativada em resposta ao nitrato, à uréia e à amônia, presumivelmente para que as raízes possam encontrar nitrogênio no solo”, disse Sanguinet. “A perda do gene mostra um fenótipo de raiz forrageira, mesmo quando o suprimento de nitrato é abundante.”
O gene é expresso em níveis muito baixos e nunca havia sido descrito antes, o que tornou sua descoberta mais desafiadora.
“Para uma resposta tão sensível, a planta precisa de um gene que seja discreto e rigorosamente regulado. Foi isso que tornou tão difícil encontrá-lo”, disse Sanguinet.
Identificar o gene em uma planta modelo de gramíneas também é importante porque sua função é provavelmente conservada dada a similaridade de sequência entre as gramíneas. Assim, traduz-se em culturas como trigo, arroz, milho e cevada. Estas culturas são vitais para alimentar a população mundial, pelo que um gene que poderia aumentar a sua capacidade de encontrar e utilizar nitrato poderia ter um grande impacto.
Agora que os investigadores encontraram e validaram o papel biológico do gene BUZZ, estão a aprofundar-se neste mecanismo recém-descoberto.
“Metade da batalha é chegar a este ponto”, disse Sanguinet. “Agora estamos descobrindo coisas interessantes sobre como as plantas usam o gene que é muito específico do nitrato e do sistema radicular. Descobrir como as plantas funcionam é a alegria de fazermos isso.”
Sanguinet estuda espécies cultivadas e modelo. As espécies modelo são úteis porque estabelecem as bases para o trabalho em culturas que muitas vezes são difíceis de transformar e estudar funções genéticas específicas. Ela espera que descobertas como este gene levem a um interesse renovado na pesquisa básica.
“Esperamos que as pessoas percebam que existe um lugar para descobertas”, disse Sanguinet. “A menos que você faça a ciência básica que estabelece as bases para a investigação dos mecanismos genéticos moleculares de crescimento, isso não permitirá a pesquisa aplicada que tenha um impacto mais direto. Tudo faz parte de um arco de pesquisa. Este é um ótimo começo de trabalho que poderia ser realmente importante e estou animado para continuar avançando nisso.”
A investigação foi liderada por dois estudantes de doutoramento do laboratório Sanguinet: Thiel Lehman e Miguel Rosas. Os colegas da Sanguinet e da WSU trabalharam com cientistas da South Dakota State University, da Northeast Normal University na China e da University of Massachusetts, Amherst.
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