Como o aumento das temperaturas ameaça a vida sexual das plantas

À medida que as temperaturas globais aumentam, as ondas de calor estão se tornando mais frequentes e intensas, apresentando uma séria ameaça à natureza. Embora muita atenção tenha sido focada em como essas temperaturas extremas afetam a vida humana e animal, o impacto nas plantas recebeu menos consideração. No entanto, um novo estudo publicado recentemente em AoB PLANTS descobriram que o aumento das temperaturas representa um risco sério para as plantas com flores. 

A reprodução em plantas floridas é um processo delicado, envolvendo o tempo preciso e o funcionamento dos órgãos florais e gametas (células de esperma e óvulos). Quando as temperaturas aumentam, esse sistema finamente ajustado começa a quebrar. Os estágios mais vulneráveis ​​incluem o desenvolvimento do pólen, a germinação do pólen e o crescimento do tubo polínico que carrega o esperma para o óvulo. 

Pesquisas anteriores mostraram que o calor pode danificar esses estágios sensíveis, mas como exatamente isso afeta o sucesso geral da reprodução das plantas? E isso afeta a polinização cruzada e a autopolinização de forma diferente? Essas questões são críticas para entender o impacto total do calor nas populações de plantas, tanto selvagens quanto cultivadas. 

Para explorar essas questões, a equipe de pesquisa da Universidade da Califórnia primeiro investigou como o calor extremo afeta o crescimento do tubo polínico e a formação de sementes, dois componentes essenciais para a reprodução bem-sucedida das plantas. Eles expuseram flores em desenvolvimento a temperaturas normais de 25 °C durante o dia e 20 °C à noite, ou a uma onda de calor simulada com dias de 35 °C e noites de 20 °C.  

Após os tratamentos de temperatura, os pesquisadores polinizaram manualmente as flores com pólen cruzado ou autopólen derivado de plantas expostas às mesmas condições de temperatura. Essa abordagem permitiu que eles determinassem não apenas os efeitos diretos do calor no crescimento do tubo polínico, mas também quaisquer efeitos interativos que pudessem surgir da combinação de calor e do tipo de pólen usado. 

Sob as temperaturas de controle mais frias, a taxa de sobrevivência dos tubos polínicos de autopolinização foi cerca de 27% menor do que a do pólen de polinização cruzada. No entanto, o verdadeiro choque veio com as flores tratadas termicamente. A taxa de sobrevivência dos tubos polínicos caiu 71% em flores de polinização cruzada e 77% em autopolinizadas, em comparação com seus grupos de controle. Curiosamente, não houve diferença significativa entre a sobrevivência do tubo polínico entre flores tratadas termicamente, polinizadas cruzadamente e autopolinizadas, sugerindo que o calor extremo pode danificar de forma semelhante a viabilidade e a função de ambos os tipos de pólen. 

O estudo não parou na sobrevivência do tubo polínico. Os pesquisadores também analisaram a produção de sementes — o número de sementes produzidas após a polinização — como uma medida do sucesso reprodutivo. Aqui, o impacto do calor foi ainda mais pronunciado. O calor extremo reduziu a produção de sementes em 87%, independentemente de o pólen ser de polinização cruzada ou autopolinização. Essa redução sugere que as ondas de calor podem causar falha reprodutiva generalizada em plantas com flores, potencialmente levando a impactos sérios nas populações de plantas e ecossistemas inteiros. 

Além de reduzir a produção de sementes, o calor extremo também afetou a produção de pólen durante o desenvolvimento das flores. Anteras de flores tratadas termicamente produziram cerca de 20% menos pólen do que aquelas de flores mantidas em temperaturas de controle. Essa redução na quantidade de pólen, combinada com a viabilidade diminuída do pólen produzido, sugere que as plantas que se desenvolvem sob condições de onda de calor enfrentam uma ameaça dupla: menos grãos de pólen e pólen menos vigoroso. 

Nossos resultados demonstram que o calor pode aumentar fortemente o risco de limitação de pólen por meio de seus efeitos no pólen em múltiplos estágios do processo de polinização (produção de pólen, sobrevivência do tubo polínico e produção de sementes). Como previmos, o calor diminuiu o vigor do pólen e o crescimento do tubo polínico, reduzindo o número de tubos polínicos que atingiram a base do estilete.

O impacto dessas descobertas é bastante significativo. Para espécies de plantas selvagens, ondas de calor podem restringir severamente o acasalamento e a reprodução, reduzindo a diversidade genética e limitando a capacidade das populações de se adaptarem a ambientes em mudança. Em sistemas agrícolas, as consequências podem ser igualmente sérias. Muitas plantações dependem de polinização bem-sucedida para produzir os frutos e sementes que comemos. Se o pólen se tornar escasso ou menos eficaz, isso pode levar a menores rendimentos das plantações, ameaçando a segurança alimentar. 

À medida que as mudanças climáticas continuam, as ondas de calor provavelmente se tornarão mais frequentes e intensas. Este estudo destaca o quão importante é entender e abordar os efeitos do calor extremo na reprodução das plantas. Se não agirmos, as paisagens naturais e agrícolas das quais dependemos podem ser drasticamente alteradas pelos impactos invisíveis, mas significativos, do calor sobre como as plantas com flores se reproduzem. 

LEIA O ARTIGO 

Rosenberger N.M., Hemberger J.A. and Williams N.M. (2024) “Heatwaves exacerbate pollen limitation through reductions in pollen production and pollen vigour” AoB PLANTS. https://doi.org/10.1093/aobpla/plae045