Num avanço que poderá ter implicações importantes para a agricultura, biólogos da Universidade da Califórnia, em Davis, descobriram uma ligação molecular entre a disponibilidade de nutrientes e o crescimento das plantas. A descoberta, publicada na revista Nature Plants, pode levar a novas formas de aumentar a biomassa vegetal e melhorar o rendimento das colheitas.

As plantas precisam de uma variedade de nutrientes para crescer, incluindo nitrogênio, fósforo e potássio. Esses nutrientes costumam ser limitados no solo, o que pode limitar o crescimento das plantas. No entanto, a equipe da UC Davis descobriu que uma proteína chamada TOR (alvo da rapamicina) desempenha um papel fundamental na regulação do crescimento das plantas em resposta à disponibilidade de nutrientes.

TOR é uma quinase, uma enzima que adiciona um grupo fosfato a outras proteínas. A equipe da UC Davis descobriu que o TOR fosforila uma proteína chamada S6K1, que por sua vez desencadeia uma cascata de eventos que leva ao aumento do crescimento e divisão celular. Quando os nutrientes são escassos, a atividade do TOR é reduzida, o que leva à diminuição da fosforilação do S6K1 e ao crescimento mais lento.

"Nossas descobertas fornecem uma explicação molecular de como as plantas integram a disponibilidade de nutrientes com o crescimento", disse o principal autor do estudo, Dr. Jian-Kang Zhu, professor de biologia vegetal na UC Davis. "Este conhecimento poderia ser usado para desenvolver novas estratégias para melhorar o rendimento das culturas através da manipulação da sinalização TOR."

Os pesquisadores descobriram que a superexpressão de TOR nas plantas resultou em aumento do crescimento e produção de biomassa. Por outro lado, as plantas com atividade reduzida de TOR cresceram mais lentamente e produziram menos biomassa. Estas descobertas sugerem que o TOR é um regulador chave do crescimento das plantas e pode ser um alvo potencial para a engenharia genética para melhorar o rendimento das culturas.

O estudo também tem implicações para a compreensão de como as plantas respondem às tensões ambientais, como a seca e a alta salinidade. Esses estresses podem reduzir a disponibilidade de nutrientes e levar à diminuição do crescimento das plantas. No entanto, os investigadores descobriram que a sinalização TOR pode ajudar as plantas a tolerar estes stresses e a manter o crescimento.

“Nossas descobertas fornecem uma nova estrutura para a compreensão de como as plantas regulam o crescimento em resposta à disponibilidade de nutrientes e ao estresse ambiental”, disse Zhu. “Este conhecimento poderá levar a novas estratégias para melhorar o rendimento das colheitas e tornar a agricultura mais sustentável.”

A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e pelo Departamento de Agricultura dos EUA.