Determinar como vários tratamentos e condições afetam as propriedades mecânicas das células vegetais poderia permitir aos cientistas entender o crescimento das plantas no nível celular e conceber maneiras de melhorá-lo. Em um relatório inovador publicado no The Célula vegetal , uma equipe de pesquisadores apresenta uma ferramenta robótica inovadora que mede as propriedades mecânicas das células vegetais com resolução celular.

Os cientistas de plantas têm uma nova ferramenta em seu kit de ferramentas. O micro-extensômetro confocal automatizado (ACME) - desenvolvido por uma equipe de pesquisadores na Europa e nos Estados Unidos - permite aos cientistas medir a variação espacial nas propriedades mecânicas das células vegetais com precisão sem precedentes.

O crescimento das células vegetais é limitado pelas propriedades mecânicas da parede celular circundante. As paredes celulares nas partes de crescimento de uma planta são consideradas muito mais extensíveis (elásticas) do que as das partes maduras, e essas diferenças locais na extensibilidade da parede celular afetam a forma geral da planta. Até agora, não foi possível medir a extensibilidade da parede celular na direção do crescimento em plantas vivas. Uma equipe de pesquisadores liderada por Cris Kuhlemeier, do Instituto de Ciências Vegetais da Universidade de Berna, na Suíça, criou um sistema que faz exatamente isso.

"Intuitivamente, a maneira mais simples de fazer isso é alongar a planta e observar o quanto cada célula se alonga, "explica a primeira autora, Sarah Robinson. Usando este princípio, os pesquisadores montaram um pipeline robótico que combina peças personalizadas e disponíveis comercialmente. Eles projetaram um dispositivo especializado que mantém as plantas no lugar sem danificá-las e, em seguida, estica-as sob um puxão definido. O dispositivo, que é montado em um microscópio, é controlado por um software que permite ao usuário especificar a duração e o grau de alongamento. Imagens de alta resolução da planta são tiradas durante o alongamento, e o software personalizado usa as imagens para calcular as propriedades mecânicas em diferentes regiões da planta. Os autores nomearam o dispositivo ACME em homenagem à corporação fictícia apresentada nos desenhos animados do Road Runner / Wile E. Coyote, porque foram inspirados pelos esforços incansáveis ​​de Wile E. Coyote. "Agradecidamente, no fim, tivemos mais sucesso, mas alguns de nossos protótipos eram menos elegantes e envolviam muita fita adesiva, "brinca Sarah.

Usando ACME, os autores demonstraram que as células do caule das mudas exibem um gradiente de propriedades mecânicas na presença do ácido giberélico do hormônio de crescimento vegetal. Além disso, eles usaram seu sistema versátil para mostrar que o alongamento induz aumentos irreversíveis no comprimento das células em células de plantas vivas, mas que os aumentos no comprimento das células são parcialmente revertidos nos tecidos das plantas mortas, uma vez que o alongamento cessa. Embora o ACME tenha sido construído para acomodar pequenas amostras - o espécime usado neste estudo foi uma pequena erva daninha conhecida como agrião - ele pode ser facilmente adaptado para uso com amostras maiores e diferentes sistemas de imagem.

A equipe disponibilizou gratuitamente todas as informações necessárias para a criação deste sistema, para que os cientistas de plantas em outros laboratórios possam usar o ACME em suas próprias pesquisas. "ACME tem muitas aplicações e escopo para uso futuro, "diz Sarah Robinson. Por exemplo, este dispositivo pode nos ajudar a entender os mecanismos pelos quais várias entradas e tratamentos alteram o crescimento da planta no nível celular. Além disso, pode elucidar as condições e tratamentos que promovem a extensibilidade da parede celular da planta, e assim aumentar o crescimento da planta no nível celular. Dada a crescente demanda por produção de biomassa, esta é uma perspectiva muito empolgante.