Respostas de germinação à água de fumaça, KAR1 e gliceronitrila
Respostas de germinação à água de fumaça, KAR1 e gliceronitrila

Algumas plantas vivem em ambientes onde o fogo é um inimigo frequente da sobrevivência. A menos que você seja grande o suficiente para superar o risco de incêndio com casca dura como Sequóia, a resposta óbvia é ficar adormecido no solo até que o fogo passe, deixando muitos nutrientes disponíveis para a germinação das sementes. Mas se você está enterrado no solo, precisa saber quando chega a hora da germinação antes de ser derrotado por espécies que são mais rápidas.

Em 1990, de Lange e Boucher relataram a descoberta histórica de que a fumaça do aerossol e a água aquosa da fumaça poderiam promover a germinação de Audiinia capitata, uma espécie rara da África do Sul. Posteriormente, foi demonstrado que a fumaça promove a germinação de muitas outras espécies, muitas das quais eram anteriormente difíceis de germinar. A germinação estimulada pela fumaça tem extensas implicações para a horticultura, controle de ervas daninhas, conservação e restauração do habitat. Muito esforço tem se concentrado em determinar o(s) produto(s) químico(s) na fumaça responsável por estimular a germinação.

Karrikinolide (KAR1, ou 3-metil-2H-furo[2,3-c]piran-2-ona, se preferir) já foi considerado por alguns como o único produto químico responsável por toda a germinação estimulada pela fumaça. Tersonia cyathiflora, um incêndio efêmero australiano com necessidade obrigatória de germinação de fumaça, não responde a produtos químicos de fumaça conhecidos, como KAR1. A maioria das espécies relacionadas são efêmeras do fogo que germinam predominantemente após o fogo, muitas vezes em grande número, e vivem apenas alguns anos, persistindo como sementes no banco de sementes do solo até um incêndio subsequente. Além de T. ciathiflora, outros fogos efêmeros no Gyrostemonaceae, incluindo Gyrostemon racemiger e G. ramulosus, germinam em resposta à fumaça após um período de soterramento. No entanto, a resposta de Girostemon sementes para KAR1 ainda não haviam sido testadas anteriormente. Estimulação da germinação de T. ciathiflora por água de fumaça derivada de plantas, mas não KAR1, sugere que pode haver outro(s) produto(s) químico(s) na água de fumaça que promove a germinação de certas espécies. A gliceronitrila (2,3-diidroxipropanonitrila) foi recentemente isolada da água de fumaça e estimula a germinação de várias espécies, incluindo várias Anigozanthos spp. que também não respondem ao KAR1. Este produto químico contém nitrogênio além de carbono, hidrogênio e oxigênio, e é proposto para operar através da liberação de cianeto.

Nova pesquisa publicada na Annals of Botany testado se sementes de Gyrostemon racemiger e G. ramulosus respondem à água de fumaça derivada de plantas e/ou KAR1; e, em segundo lugar, se sementes de G. racemiger foram estimuladas a germinar por gliceronitrila ou óxidos de nitrogênio. Os resultados mostram que essas espécies respondem à água de fumaça, mas não ao KAR1 ou ao gliceronitrilo. No entanto, fazer água de fumaça queimando apenas celulose mostrou que a germinação é estimulada por um composto composto apenas de carbono, hidrogênio e oxigênio. Se a resposta de germinação estimulada pela fumaça é uma característica antiga ou surgiu da evolução convergente, tem sido debatido. Tanto a fumaça quanto a capacidade de resposta do KAR1 são filogeneticamente difundidas, o que dá algum suporte para que essa seja uma característica antiga.

Comparação das respostas germinativas de Anigozanthos flavidus (Haemodoraceae), Gyrostemon racemiger e Gyrostemon ramulosus (Gyrostemonaceae) à água da fumaça e aos compostos derivados da fumaça karrikinolide (KAR1) e gliceronitrila. (2013) Annals of Botany 111 (3): 489-497.
Sumário
Um importante produto químico promotor de germinação na água de fumaça é 3-metil-2H-furo[2,3-c]piran-2-ona (karrikinolide, KAR1). No entanto, nem todas as espécies que germinam em resposta à água-fumaça respondem ao KAR1, como Tersonia cyathiflora (Gyrostemonaceae). Neste estudo, foi feito um teste para saber se dois Girostemon espécies (Gyrostemonaceae) que já demonstraram responder à água de fumaça, respondem ao KAR1. Caso contrário, a substância química derivada da fumaça que estimula a germinação dessas espécies é atualmente desconhecida. Recentemente, gliceronitrila foi isolada da água de fumaça e promoveu a germinação de certas Anigozanthos espécies (Hemodoraceae). Se este produto químico promove Gyrostemon racemiger a germinação também é examinada. Além disso, foi realizada uma investigação para saber se essas espécies germinam em resposta à água de fumaça derivada da queima apenas de celulose. Gyrostemon racemiger e G. ramulosus as sementes foram enterradas após a coleta e recuperadas no outono do ano seguinte, quando a dormência foi aliviada e as sementes tornaram-se responsivas à água de fumaça. Anigozanthos flavidus as sementes foram amadurecidas a 35 °C para aliviar a dormência. Girostemon e Anigozanthos as sementes foram então testadas com água de fumaça 'Seed Starter', KAR1, gliceronitrila e água de fumaça derivada de celulose. Embora Gyrostemon racemiger, G. ramulosus e A. flavidus foram todas estimuladas a germinar pela água de fumaça 'Seed Starter', nenhuma dessas espécies respondeu ao KAR1. Gyrostemon racemiger a germinação não foi promovida pelo gliceronitrilo. Isso está em contraste com A. flavidus, onde a gliceronitrila, em concentrações de 1–500 µM, promoveu a germinação, embora o crescimento das mudas tenha sido inibido em ≥400 µM. Máximo A. flavidus a germinação ocorreu em concentrações de gliceronitrila de 25-300 µM. Alguns Girostemon a germinação foi promovida por água de fumaça derivada de celulose. KAR1 e gliceronitrila, produtos químicos na água de fumaça que são conhecidos por estimular a germinação em outras espécies, não promoveram a germinação de G. racemiger. Isso sugere que outros produtos químicos que promovem a germinação estão presentes na fumaça e podem ser derivados apenas da queima de celulose.

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