As plantas alongam e dobram para garantir o acesso à luz solar. Apesar de observar esse fenômeno há séculos, os cientistas não o entendem completamente. Agora, os cientistas da Salk descobriram que dois fatores vegetais – a proteína PIF7 e o hormônio do crescimento auxina – são os gatilhos que aceleram o crescimento quando as plantas são sombreadas pelo dossel e expostas a temperaturas quentes ao mesmo tempo.
As descobertas, publicadas em Nature Communications em 29 de agosto de 2022, ajudará os cientistas a prever como as plantas responderão às mudanças climáticas – e aumentará a produtividade das culturas, apesar do aumento da temperatura global que prejudica o rendimento.

“Neste momento, cultivamos culturas em certas densidades, mas nossas descobertas indicam que precisaremos diminuir essas densidades para otimizar o crescimento à medida que nosso clima muda”, diz a autora sênior, professora Joanne Chory, diretora do Laboratório de Biologia Molecular e Celular de Salk e Howard Investigador do Instituto Médico Hughes. “Compreender a base molecular de como as plantas respondem à luz e à temperatura nos permitirá ajustar a densidade das culturas de uma maneira específica que leva aos melhores rendimentos”.

Durante a brotação, as mudas alongam rapidamente seus caules para romper o solo de cobertura para capturar a luz solar o mais rápido possível. Normalmente, o caule desacelera seu crescimento após a exposição à luz solar. Mas o caule pode se alongar rapidamente novamente se a planta estiver competindo com as plantas vizinhas pela luz solar, ou em resposta a temperaturas quentes para aumentar a distância entre o solo quente e as folhas da planta. Embora ambas as condições ambientais – sombra do dossel e temperaturas quentes – induzam o crescimento do caule, elas também reduzem o rendimento.

Neste estudo, os cientistas compararam plantas que crescem na sombra do dossel e temperaturas quentes ao mesmo tempo – uma condição que imita a alta densidade das culturas e as mudanças climáticas. Os cientistas usaram a planta modelo Arabidopsis thaliana, assim como o tomate e um parente próximo do tabaco, pois estavam interessados ​​em ver se as três espécies de plantas eram afetadas de forma semelhante por essa condição ambiental.

Nas três espécies, a equipe descobriu que as plantas cresciam extremamente altas ao tentar simultaneamente evitar a sombra criada pelas plantas vizinhas e serem expostas a temperaturas mais quentes. Em um nível molecular, os pesquisadores descobriram que o fator de transcrição PIF7, uma proteína que ajuda a "ligar" e "desligar" os genes, era o fator dominante que impulsionava o crescimento rápido. Eles também descobriram que o hormônio do crescimento auxina aumentou quando as culturas detectaram plantas vizinhas, o que promoveu o crescimento em resposta a temperaturas mais quentes simultâneas. Essa via sinérgica de PIF7-auxina permitiu que as plantas respondessem aos seus ambientes e se adaptassem para buscar as melhores condições de crescimento.

Um fator de transcrição relacionado, PIF4, também estimulou o alongamento do caule durante temperaturas quentes. No entanto, quando a sombra e o aumento da temperatura foram combinados, esse fator deixou de ter um papel importante.

"Ficamos surpresos ao descobrir que o PIF4 não desempenhou um papel importante porque estudos anteriores mostraram a importância desse fator em situações de crescimento relacionadas", diz o primeiro autor Yogev Burko, pesquisador da equipe da Salk e professor assistente da Organização de Pesquisa Agrícola da Instituto Vulcani em Israel. "O fato de que o PIF7 é a força motriz dominante por trás do crescimento desta planta foi uma verdadeira surpresa. Com este novo conhecimento, esperamos ajustar esta resposta de crescimento em diferentes plantas cultivadas para ajudá-las a se adaptar às mudanças climáticas."

Os pesquisadores acreditam que há outro jogador, ainda a ser descoberto, que está aumentando o efeito do PIF7 e da auxina. Eles esperam explorar esse fator desconhecido em estudos futuros. O laboratório de Burko também estudará como esse caminho pode ser otimizado em plantas cultivadas.

"As temperaturas globais estão aumentando, por isso precisamos de culturas alimentares que possam prosperar nessas novas condições", diz Chory, que co-dirige a Iniciativa de Plantas de Aproveitamento de Salk e detém a cátedra Howard H. e Maryam R. Newman em Biologia Vegetal. "Identificamos os principais fatores que regulam o crescimento das plantas durante temperaturas quentes, o que nos ajudará a desenvolver culturas de melhor desempenho para alimentar as gerações futuras".

Outros autores incluíram Björn Christopher Willige e Adam Seluzicki de Salk; Ondřej Novák da Universidade Palacký e Instituto de Botânica Experimental da Academia Tcheca de Ciências; e Karin Ljung da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas. + Explorar mais

Como as plantas se adaptam rapidamente às mudanças nas condições ambientais