As raízes das plantas são muito mais que um simples órgão de absorção: elas podem ajustar sua estrutura para lidar melhor com o estresse hídrico.
Cientistas estudaram 284 variedades naturais de Arabete-das-damas (
Arabidopsis thaliana) e descobriram que a quantidade e a distribuição da suberina – uma barreira protetora depositada nas raízes – variam conforme a origem geográfica e o clima.
Coloração dos depósitos de suberina nas raízes de Arabetes-das-damas com 5 dias de idade, observada em microscopia de fluorescência. A intensidade do sinal é representada por um gradiente de cor que vai do azul (baixo) ao vermelho (alto).
© JP. Han @UNIGE
Os cientistas também identificaram um novo gene regulador da suberina ligado ao hormônio do estresse hídrico. Este estudo, publicado na revista
Nature Plants, oferece perspectivas para entender a adaptação das plantas ao seu ambiente e tornar as culturas mais resilientes a condições áridas.
As raízes constituem a interface principal entre as plantas e o solo. Para regular a absorção de água e nutrientes, as plantas depositam no endoderma – a camada de células que envolve os vasos que transportam a seiva – uma barreira hidrofóbica constituída de suberina (principal componente da cortiça). Essa barreira desempenha um papel central na adaptação a estresses ambientais como seca, salinidade ou deficiências minerais.
Até agora, o conhecimento sobre a regulação da síntese de suberina baseava-se principalmente em uma linhagem de referência de Arabete-das-damas, a planta modelo em genética vegetal, cultivada em estufa de laboratório. Os cientistas ignoravam amplamente como sua formação era controlada em contextos naturais.
A equipe identificou um gene até então desconhecido que desempenha um papel central na formação dessa barreira.
Explorando a diversidade natural
A equipe liderada por Marie Barberon, professora associada do Departamento de Ciências Vegetais da Seção de Biologia da Faculdade de Ciências, interessou-se pelas variações naturais analisando as características e os genomas de 284 linhagens de Arabetes provenientes de diferentes regiões do mundo. Com a ajuda de um corante fluorescente, a equipe genebrina quantificou o perfil de formação da suberina ao longo da raiz em cada uma delas. Observou uma diversidade impressionante nos níveis e nos perfis de deposição de suberina.
Ao correlacionar essas características às condições climáticas das regiões de origem das Arabetes, a equipe constatou que os depósitos de suberina são maiores em regiões com alta variabilidade de precipitação, condições mais secas e temperaturas elevadas.
"Nossos resultados indicam que o reforço da barreira constitui uma adaptação natural ao estresse hídrico, permitindo um melhor controle das trocas de água com o solo", explica Jian-Pu Han, mestre-assistente no laboratório da Prof.ª Barberon e primeiro autor do estudo.
A identificação de um novo regulador genético
Por meio de uma análise genética em escala genômica, a equipe identificou um gene até então desconhecido que desempenha um papel central na formação dessa barreira.
"Esse gene atua como um regulador chave da suberina: quando está mais ativo, a barreira se reforça; quando é perturbado, ela se forma de maneira menos eficaz", prossegue Jian-Pu Han. Os biólogos também descobriram que esse mecanismo de controle está ligado ao ácido abscísico (ABA), um hormônio vegetal central na resposta a estresses ambientais, especialmente o estresse hídrico.
"Nossos resultados mostram que a modulação das respostas hormonais que afetam a deposição de suberina é um elemento central da estratégia de adaptação das plantas ao clima", conclui Marie Barberon. Ao identificar uma nova alavanca genética que permite ajustar as propriedades das raízes, este estudo abre caminho para o desenvolvimento de culturas mais resistentes aos estresses climáticos.
Fonte: Universidade de Genebra