Um mecanismo biológico familiar às pessoas que ajuda rapidamente as raízes das plantas a crescerem fortes. A descoberta dos cientistas da Universidade de Copenhaga fornece uma resposta a uma questão há muito sem resposta e uma compreensão mais profunda das “bocas” das plantas que podem ajudar a desenvolver culturas resistentes ao clima.



Imagine comer com os pés e ter metade do corpo debaixo da terra. Assim é a vida da maioria das plantas, com raízes como bocas através das quais comem e bebem. As raízes também servem para ancorar as plantas e mantê-las seguras contra o vento e a chuva. Na verdade, as raízes são essenciais para a vida de uma planta.

Mas muitas coisas permanecem desconhecidas sobre a vida das plantas. Como eles desenvolvem suas raízes grandes e fortes tem sido uma questão há muito tempo e faltam peças-chave no quebra-cabeça.

Num novo estudo publicado recentemente, investigadores do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhaga partilham a sua descoberta de como as plantas controlam o crescimento das raízes.

Acontece que um mecanismo de limpeza benéfico nas células vegetais, chamado autofagia, desempenha um papel fundamental. O mesmo mecanismo existe em humanos e faz parte de uma tendência popular de saúde.

“O jejum tornou-se popular porque parece ter uma série de efeitos de promoção da saúde nos seres humanos, uma vez que os períodos sem comida fazem com que o corpo ative processos de limpeza para eliminar vários resíduos nas células. que o mesmo mecanismo, que também existe no reino vegetal, desempenha um papel vital na capacidade das raízes das plantas crescerem e absorverem água e nutrientes para o resto da planta", explica o professor assistente Eleazar Rodriguez do Departamento de Biologia, que liderou o estudo.

As raízes têm uma 'batimento cardíaco'

Há muito se sabe que a auxina, um hormônio vegetal, controla o crescimento das plantas, inclusive o crescimento das raízes. Auxin é um combustível para uma espécie de “batimento cardíaco” que bate em cada ponta da raiz de uma planta. Aproximadamente a cada quatro a seis horas, os níveis de auxina e o batimento cardíaco nas raízes de uma planta atingem um máximo que faz com que novas raízes cresçam.

“O movimento de uma raiz é quase como observar uma cobra deslizando para frente em busca de água e alimento no solo. E podemos ver que o batimento cardíaco é mais forte cada vez que a raiz serpenteia”, diz Rodriguez.

Mas como as plantas controlam os batimentos cardíacos para otimizar o crescimento das raízes permanece uma questão sem resposta. É aqui que entra em cena o mecanismo de limpeza interna da planta.

"Em nossos experimentos, desativamos o mecanismo de limpeza para entender seu significado. Imagine se todos os coletores de lixo em Copenhague entrassem em greve - não demoraria muito para que o lixo enchesse as ruas. A mesma coisa aconteceu nas células vegetais, como os batimentos cardíacos que impulsionam o crescimento das raízes tornaram-se muito mais fracos e ficaram fora de sincronia", explica Rodriguez.

Isso permitiu que os pesquisadores concluíssem que o mecanismo de limpeza ajuda a manter os níveis de diferentes componentes bioquímicos em perfeito equilíbrio para proporcionar o crescimento mais eficiente das raízes.

Pode ajudar a germinar novas culturas resistentes ao clima

Segundo os investigadores, os novos conhecimentos sobre as raízes das plantas podem ser importantes na luta contra as alterações climáticas. Períodos prolongados de seca e inundações são uma nova normalidade que impõe maiores exigências à segurança alimentar. Como tal, as raízes das culturas, que devem ser capazes de crescer mesmo nestas condições adversas.

"Numerosos métodos para alterar as características genéticas das plantas estão disponíveis hoje. Eles podem ser usados ​​para fazer com que as plantas desenvolvam raízes mais longas e mais rápidas e, ao fazê-lo, tornem-se mais resistentes a secas ou inundações. Um dos métodos conta com a ajuda de bactérias que vivem em simbiose com a planta e podem fazer com que a planta mude o seu padrão de crescimento. Várias empresas na Dinamarca estão trabalhando nisso neste momento", explica o Ph.D. o estudante Jeppe Ansbøl, coautor do estudo.

O novo conhecimento se aplica a todas as plantas com flores e talvez mais, segundo o pesquisador. Em princípio, culturas como o tomate, a batata, o arroz, o trigo e o milho poderiam ser alteradas para desenvolverem raízes mais numerosas e mais densas, porque agora sabemos como as plantas conseguem que as suas raízes cresçam.

“Quanto mais raízes as plantas têm, mais água e nutrientes elas podem absorver, então as plantas crescem melhor e mais rápido. Dependemos fortemente das plantas porque elas nos alimentam e extraem CO₂ da atmosfera e produzem o oxigênio que respiramos. Como tal, é extremamente importante compreendê-los plenamente, pelo que acabamos de dar um grande passo em frente”, conclui Rodriguez.

Fazendo greve dos coletores de lixo nas celas

Autofagia significa "comer sozinho" e é um mecanismo chave quando as plantas desenvolvem raízes. Para investigar o significado da autofagia, os pesquisadores desenvolveram uma planta mutante Arabidopsis (agrião) na qual sua autofagia foi desativada.

Ao mesmo tempo, eles tornaram luminescente a proteína ARF7, que é a proteína que controla as respostas de auxina e que os coletores de lixo das células vegetais limpam para proporcionar o crescimento ideal das raízes. Os coletores de lixo da usina coletam os resíduos das células e os transportam para uma espécie de estação de reciclagem na usina chamada vacúolo.

“Quando interrompemos a autofagia da planta, havia resíduos por toda parte e conseguimos detectar a proteína ARF7 entre os resíduos”, diz Rodriguez.

Mais informações: Elise Ebstrup et al, autofagia seletiva mediada por NBR1 de ARF7 modula a ramificação radicular, EMBO Reports (2024). DOI:10.1038/s44319-024-00142-5
Informações do diário: Relatórios EMBO

Fornecido pela Universidade de Copenhague