Às vezes, para ver as raízes, é preciso olhar para cima.
As raízes são normalmente associadas a coisas que vivem no subsolo, no úmido e no escuro. Pense em nabos, rabanetes e inhame. No entanto, muitas plantas fazem suas raízes acima do solo. A hera usa suas raízes para subir em prédios e a poderosa figueira as usa para sustentar seus grandes galhos. O que faz as plantas criarem raízes no "lugar errado", por assim dizer? Isso seria como nós, humanos, brotando pernas de nossos ombros.

Em um estudo publicado esta semana na revista Science , Professor Idan Efroni da Universidade Hebraica de Jerusalém (HU) e sua equipe descobriram o mecanismo oculto que permite que as raízes aéreas aconteçam. Ao decompor o caule em células individuais, a equipe identificou as células extremamente raras que, quando as condições estão maduras, fazem com que as raízes cresçam no ar.

“Superficialmente, elas se parecem com outras células vegetais e é por isso que elas escaparam da detecção por tanto tempo”, explicou Efroni. "Usamos novas técnicas para rastrear de perto milhares de células, uma a uma. Sabíamos que, encontrando as células que podem criar raízes, seríamos capazes de procurar o 'interruptor' que as liga."

As plantas fazem raízes a partir de pequenos órgãos chamados meristemas. Ao examinar de perto essas células únicas, a Dra. Naama Gil-Yarom, pesquisadora associada do laboratório da HU, conseguiu capturá-las no ato de fazer um meristema e identificar os genes que estão ativos no ponto de transição. Um gene em particular se destacou, e quando o HU Ph.D. O estudante Moutasem Omary usou o CRISPR para deletar esse gene, as plantas perderam a capacidade de fazer raízes aéreas.

Quando Efroni e sua equipe estudaram o genoma, tiveram uma surpresa. Bem ao lado do gene que controlava a produção de raízes aéreas havia um gene muito semelhante. "Reconhecemos imediatamente em estudos anteriores como o gene que controla a formação de raízes subterrâneas", compartilhou Efroni, "Lembro-me de pensar que acabamos de encontrar o hub central que controla a formação de raízes". De fato, quando os pesquisadores desativaram todos esses genes, as plantas não conseguiram criar raízes.

Ao rastrear a evolução desses genes, a equipe descobriu que muitas culturas importantes, como batata-doce, feijão, tomate, arroz, milho e trigo, compartilham esse sistema duplo de controle de raízes. para a fábrica", explicou Efroni. "No caso de as raízes subterrâneas serem inundadas ou danificadas, a planta pode desenvolver raízes aéreas e sobreviver ao ataque", acrescentou. As plantas desenvolveram essa habilidade desde o início e nunca esqueceram como fazê-lo.

No entanto, o que é útil na natureza pode, na verdade, ser uma desvantagem na agricultura. Muitas plantas são enxertadas, o que significa que elas têm o sistema radicular de uma planta e o sistema aéreo de outra. Isso permite que os agricultores cultivem plantas resistentes a doenças do solo. No entanto, se a parte superior do enxerto crescer uma raiz aérea, ela contornará a resistência do solo e tornará inútil todo o esforço de enxertia. No entanto, graças à descoberta de Efroni e sua equipe, sabemos quais genes visar e podemos criar plantas sem raízes aéreas, tornando a prática de enxertia muito mais eficaz.

Olhando para o futuro, o grupo planeja modificar o código de DNA no cluster de controle de raiz para criar sistemas de raiz personalizados acima e abaixo do solo. Como Efroni concluiu, "aqui em Israel, para aproveitar ao máximo a terra que temos, precisamos otimizar a maneira como nossas plantações de alimentos crescem e utilizam os recursos. Fazer isso é uma tarefa difícil e complexa, mas, passo a passo, , estamos chegando lá."