Quando seca, que parte da planta sente sede? No passado, pensava-se que, quando o solo secava, as raízes enviavam sinais às folhas para usar menos água. Agora, a pesquisa de Rowe e colegas, publicada em plantas Natureza, revela mais detalhes sobre como funciona o hormônio vegetal responsável, o ácido abscísico (ABA). Surpreendentemente, seus resultados viram a mensagem de cabeça para baixo e sugerem que o ácido abscísico se move das folhas expostas ao ar seco e desce para as raízes para dizer-lhes que continuem crescendo em busca de água. Este último fator também é uma reviravolta, pois o ácido abscísico geralmente é um inibidor de crescimento em vez de um promotor de crescimento.
A descoberta se deve ao desenvolvimento de um novo biossensor, o ABACUS2. Os botânicos modificaram o genoma de uma planta para que as células produzam uma proteína que fluoresce de forma diferente quando entra em contato com o ácido abscísico. Ao observar a mudança na fluorescência, eles podem rastrear como o ácido abscísico se move pela planta. O ABACUS2 é uma melhoria em relação ao ABACUS1, pois é mais sensível ao ácido abscísico, permitindo que seu movimento seja rastreado em nível celular. Este nível granular de detalhes abriu uma nova compreensão de como o ácido abscísico opera in situ para modular crescimento de raiz em resposta ao estresse ambiental.
Os resultados revelaram detalhes intrigantes sobre o funcionamento do ácido abscísico. Quando a umidade foliar caiu, o raízes da planta respondeu acumulando ácido abscísico na zona de alongamento, mantendo assim o crescimento da raiz, apesar das condições abaixo do ideal. Isso mostra que o ácido abscísico é fundamental para permitir que a planta explore camadas mais profundas do solo para absorção de água sob estresse, enfatizando sua importância na sobrevivência da planta em condições de escassez de água.
“Sabemos há vários anos que, com baixa umidade, as plantas priorizam o crescimento das raízes. Em muitas espécies, quando a umidade diminui, mesmo que a fotossíntese e o crescimento da parte aérea diminuam, o crescimento da raiz é mantido ou até aumentado”, disse Dr. James Rowe, primeiro autor do estudo, em um comunicado de imprensa.
“Os mecanismos moleculares por trás desse fenômeno eram um mistério até que o ABACUS2 nos permitiu medir as concentrações de ABA no nível celular em mudas de Arabidopsis thaliana. Vimos que quando as folhas sofrem estresse de baixa umidade, o ABA se acumula nas pontas das raízes. As folhas estão reagindo ao ar seco e dizendo às raízes para continuar crescendo, permitindo que as plantas continuem procurando água no solo mais profundo.”
“Até mesmo alguns cientistas de plantas ficam surpresos ao descobrir que o ABA pode promover o crescimento das raízes”, disse Rowe, “mas na verdade é muito importante para que as plantas possam continuar procurando água sob o solo durante o estresse hídrico”.
Compreender como o ácido abscísico se move através da planta revela como funciona a tomada de decisões. Ao contrário dos humanos, uma planta não possui um sistema central para processar sinais. Uma planta tem que gerenciar simultaneamente uma infinidade de respostas a diversas condições em seu ambiente. Os níveis de concentração de ácido abscísico são fundamentais - apenas a quantidade certa de ácido abscísico mantém o crescimento da raiz, mas muito ácido abscísico e as raízes param de crescer.
chefe do grupo de pesquisa Dr Alexandre Jones Jones afirma que essa sensibilidade à concentração de ácido abscísico significa que a planta não reage de forma exagerada: "O ABA da raiz vem do floema, que transporta açúcares e hormônios da parte aérea e é liberado na ponta da raiz. A sinalização do ABA pode ajustar o crescimento da raiz conforme a umidade varia", disse Jones.
"A baixa umidade nas folhas regula o acúmulo de ABA nas raízes e, inversamente, a baixa umidade do solo nas raízes regula o ABA nas folhas. Isso indica que a raiz e a parte aérea podem regular sistemicamente as respostas uma da outra a estresses que podem ser sentidos apenas localmente, proporcionando assim um sistema robusto para superar o estresse hídrico."
"Esta é uma informação fundamental útil para ajudar a compreender as alterações fisiológicas que ocorrem nas culturas cultivadas sob irrigação, onde o ar pode estar seco, mas as raízes crescem em solo úmido – uma condição cada vez mais comum com as mudanças climáticas."
LEIA O ARTIGO
Rowe, J., Grangé-Guermente, M., Exposito-Rodriguez, M., Wimalasekera, R., Lenz, M., Shetty, K., Cutler, SR e Jones, AM (2022) "Os biossensores ABACUS de última geração revelam a dinâmica celular do ABA que impulsiona o crescimento das raízes em condições de baixa umidade do ar.," plantas Natureza. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01447-4.
