Uma equipe de pesquisadores liderada por cientistas da Universidade da Austrália Ocidental (UWA) e do Centro de Excelência em Biologia Energética Vegetal (PEB) da ARC descobriu o mecanismo pelo qual as raízes das culturas penetram em solos duros, um avanço que pode levar a novas estratégias para melhorar o rendimento das colheitas em regiões propensas à seca.

A investigação, publicada na revista Nature Plants, revela como as raízes da planta modelo Arabidopsis thaliana respondem à impedância mecânica, como o solo duro, alterando os seus padrões de crescimento e iniciando a produção de proteínas especializadas que as ajudam a penetrar no solo.

Usando uma combinação de técnicas de imagem, análise genética e ensaios biofísicos, os pesquisadores descobriram que quando as raízes encontram solo duro, elas mudam de seu padrão de crescimento normal e reto para um padrão mais tortuoso, permitindo-lhes navegar pelos obstáculos no solo.

Além disso, as raízes produzem proteínas especializadas chamadas expansinas, que ajudam a quebrar as paredes celulares e a soltar o solo, facilitando a penetração das raízes.

"Nossas descobertas fornecem uma compreensão detalhada dos mecanismos pelos quais as raízes respondem à impedância mecânica e oferecem alvos potenciais para manipulação genética para melhorar a penetração e ancoragem das raízes nas culturas", disse o Dr. Ryan de Jonge, pesquisador do PEB e co-primeiro autor do estudo.

A equipe de pesquisa, incluindo o Dr. de Jonge, o professor Peter Ho, o Dr.

Eles observaram que quando as raízes da Arabidopsis encontraram solo duro, inicialmente pararam de crescer, mas depois retomaram o crescimento após alguns dias, embora a um ritmo mais lento e com um padrão de crescimento diferente.

Os pesquisadores também descobriram que a produção de expansinas era induzida pela impedância mecânica do solo duro e que essas proteínas eram essenciais para a penetração das raízes.

“Esta descoberta tem o potencial de transformar a agricultura em regiões propensas à seca, onde os solos duros podem limitar severamente o rendimento das colheitas”, disse o professor Peter Ho, diretor do PEB e co-autor sênior do estudo.

“Ao compreender os mecanismos pelos quais as raízes penetram nos solos duros, podemos agora desenvolver estratégias para melhorar o crescimento das raízes e a ancoragem nas culturas, o que poderia levar ao aumento do rendimento das culturas e à melhoria da segurança alimentar nestas regiões”.

A equipa de investigação está agora a trabalhar na identificação dos principais reguladores genéticos da penetração e ancoragem das raízes, com o objectivo de desenvolver novas variedades de culturas com sistemas radiculares melhorados que possam resistir melhor à seca e outras tensões ambientais.