No mundo das plantas, um cabo de guerra molecular determina quando os poros conhecidos como estômatos se abrem para permitir os importantes processos de fotossíntese e transpiração – e quando se fecham para evitar a perda de água. Agora, uma nova pesquisa de Wolf Frommer e colegas da Carnegie mostra que a “troca molecular” dos estômatos é um delicado equilíbrio de forças regulado pelo gás sulfeto de hidrogênio.

“Ao compreender precisamente como as plantas controlam a abertura e o fecho dos seus estômatos, podemos potencialmente conceber estratégias de utilização da água mais eficientes para resistir a condições climáticas cada vez mais erráticas”, explicou Frommer.

A pesquisa é publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences. Os estômatos são minúsculos poros guardiões encontrados nas folhas e caules que permitem a entrada de dióxido de carbono e a saída de vapor de água durante a fotossíntese e a transpiração. A compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes à sua regulação oferece informações sobre a capacidade das plantas para tolerar tensões ambientais, como a seca e a salinidade elevada, e pode permitir aos cientistas desenvolver culturas com maior eficiência no uso da água.

Durante décadas, os cientistas souberam que o hormônio vegetal ácido abscísico (ABA) desencadeia o fechamento dos estômatos em resposta à seca ou outros estresses. Anteriormente, pensava-se que o ABA atuava exclusivamente em uma molécula conhecida como "canal aniônico lento" (SLAH3) nos estômatos para limitar a perda de água.

No entanto, um estudo de 2018 realizado pela equipe de Frommer virou de cabeça para baixo o entendimento de longa data da sinalização ABA. Eles descobriram que o SLAH3 não é diretamente responsável pelos movimentos estomáticos, mas regula a produção de gás sulfeto de hidrogênio, que por sua vez desencadeia a abertura dos estômatos.

O seu último estudo baseia-se nesta descoberta, revelando o quadro completo de como o sulfeto de hidrogénio está envolvido nos movimentos estomáticos e como interage com a sinalização ABA. Usando uma combinação de técnicas fisiológicas, bioquímicas e moleculares, a equipe descobriu que o ABA inibe a atividade do canal SLAH3, o que aumenta a produção de sulfeto de hidrogênio e promove a abertura estomática. Por outro lado, na ausência de ABA ou sob condições que esgotam os níveis de sulfeto de hidrogênio, os estômatos fecham.

“Nosso estudo estabelece o sulfeto de hidrogênio como uma molécula-chave que medeia a intrincada coordenação dos movimentos estomáticos com outras condições e sinais ambientais, fornecendo um mecanismo molecular que as plantas usam para integrar estímulos externos com sua fisiologia interna”, concluiu Frommer.

As descobertas podem ter implicações para o melhoramento de plantas e estratégias de engenharia destinadas a melhorar o desempenho das culturas sob diversas condições ambientais, incluindo seca e alta salinidade.