Um sistema radicular eficiente possui uma arquitetura que efetivamente absorve água e nutrientes do solo e os transporta para a parte aérea. A arquitetura radicular é controlada por aspectos externos, como gradientes de água no solo, e aspectos internos, como a quantidade de carboidratos fornecidos a cada ponta de raiz individual.
Vários fatores-chave influenciam a quantidade de carboidratos que chegam às raízes. Isso inclui a quantidade de carboidratos criados e usados e a facilidade com que os carboidratos podem se mover pela planta. A facilidade de movimentação dos carboidratos, que é medida como resistência, é regulada pelo diâmetro dos tubos da peneira do floema.
Determinar experimentalmente os impactos independentes desses fatores no crescimento das raízes representa um desafio. No entanto, um publicação recente em in silico Plants demonstrou como a modelagem computacional pode ser usada para quantificar o impacto da resistência do floema no crescimento da raiz.
O pesquisador associado Xiao-Ran Zhou, do Instituto de Bio e Geociências de Forschungszentrum Jülich e colegas usaram uma combinação de modelos computacionais de plantas (CPlantBoxGenericName e Piaf Munch) para ajudar a compreender as descobertas experimentais sobre como as características anatômicas do floema local influenciam a arquitetura do sistema radicular.
Em seu estudo, os autores realizaram simulações manipulando a resistência do floema nas raízes e examinaram como isso afetava a distribuição local de carboidratos nas raízes. Eles investigaram especificamente o impacto tanto na raiz principal primária quanto nas raízes laterais menores, que se estendem horizontal ou diagonalmente a partir da raiz principal, analisando-as separadamente.
Em uma simulação, os pesquisadores manipularam o diâmetro do tubo da peneira da raiz principal em três plantas, fixando-o em 50%, 100% ou 200%. Em outra simulação, eles definiram uniformemente o diâmetro do tubo peneira das raízes laterais em três plantas em 50%, 100% ou 150%. As suas descobertas indicaram que à medida que a resistividade do floema de uma raiz aumentava, tanto as raízes primárias como as laterais experimentavam uma redução na disponibilidade de hidratos de carbono, levando a uma diminuição no crescimento da raiz.
Para investigar o impacto das mudanças no raio do floema no crescimento das raízes dentro de todo o sistema radicular ou localmente, os pesquisadores conduziram uma simulação de três plantas com raízes laterais com diâmetros heterogêneos do tubo da peneira da raiz principal de 50%, 100% e 150%. Suas descobertas revelaram que alterações na resistividade do tubo peneira da raiz principal afetaram cada raiz individual localmente, sem influenciar as raízes vizinhas.
Esses experimentos ilustram a correlação direta entre a anatomia do floema e a limitação do fluxo de carbono como fator limitante do sumidouro dentro da planta. Quando a resistividade ao longo do caminho do fluxo de carboidratos se torna excessivamente alta, isso leva a uma diminuição no fluxo de carboidratos, impactando assim o crescimento das raízes individuais.
Zhou conclui, “estes resultados fornecem um primeiro exemplo onde as características das raízes individuais dentro do sistema radicular, tais como a sua taxa de crescimento e comprimento final, não são predeterminadas, mas surgem como propriedades emergentes do sistema. Esta descoberta ressalta a importância de integrar representações mais flexíveis do sistema raiz em modelos computacionais.”
LEIA O ARTIGO:
Xiao-Ran Zhou, Andrea Schnepf, Jan Vanderborght, Daniel Leitner, Harry Vereecken, Guillaume Lobet, Phloem anatomy restricts root system architecture development: theoretical clues from in silico experiments, in silico Plants, Volume 5, Issue 2, 2023, diad012, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad012
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