Um novo estudo revela como o urânio envenena as plantas – descobertas que podem ajudar nos esforços para limpar o solo contaminado por urânio usando plantas. A pesquisa de Xi Chen e colegas, publicada em Botânica Ambiental e Experimental, encontrado O urânio interfere no metabolismo do nitrogênio e no dobramento de proteínas em células vegetais., esclarecendo por que o metal pesado prejudica o crescimento das plantas. Compreender esses efeitos tóxicos pode ajudar a identificar plantas que toleram melhor o urânio para a “fitorremediação” – usando plantas como esponjas vivas para absorver e remover poluentes do solo e da água contaminados.
Os pesquisadores examinaram os efeitos do urânio em rabanetes e favas. Eles descobriram que a exposição ao urânio teve efeitos mais severos no crescimento de plantas de feijão em comparação com rabanete plantas, indicando rabanete tem uma maior tolerância ao metal pesado. Um dos motivos foi a forma como as plantas lidavam com o nitrogênio.
Os pesquisadores descobriram que o urânio aumentou a absorção de nitrogênio no rabanete, aumentando a atividade de uma enzima chave chamada nitrato redutase, que ajuda as plantas a processar o nitrogênio. Mas na fava, o urânio prejudicou o processamento do nitrogênio ao deprimir a atividade da nitrato redutase e outra enzima relacionada ao nitrogênio chamada glutamina sintetase.
O urânio também causou estresse para uma célula vegetal importante estrutura chamada retículo endoplasmático, que está envolvida na produção de proteínas em ambas as plantas. O retículo endoplasmático é responsável por dobrar e processar as proteínas para que tenham a forma e a função adequadas. O urânio causou o dobramento incorreto das proteínas no retículo endoplasmático, acionando os sistemas de controle de qualidade das células vegetais que tentam redobrar ou descartar as proteínas defeituosas. No entanto, rabanete as plantas poderiam lidar de forma mais eficaz com o dobramento incorreto de proteínas induzidas por urânio, aumentando os sistemas que identificam e destroem proteínas malformadas.
O urânio é um metal pesado que pode contaminar o solo e as águas subterrâneas em torno de minas e instalações nucleares. No entanto plantas não precisam urânio crescer, algumas espécies podem absorver e acumular urânio de locais contaminados através de suas raízes. Isso levou ao interesse em usar plantas para limpar áreas poluídas por urânio por meio de um processo chamado fitorremediação. No entanto, o urânio é tóxico para a maioria das plantas, prejudicando seu crescimento e frustrando os esforços de limpeza. Ao compreender os efeitos tóxicos do urânio nas plantas, os cientistas esperam identificar e desenvolver substâncias tolerantes ao urânio. espécies de plantas para melhorar a fitorremediação.
Para descobrir os efeitos tóxicos do urânio, os pesquisadores cultivaram rabanete e fava plantas hidroponicamente em soluções nutritivas. Depois de permitir que as plantas estabeleçam o crescimento por 10 dias, eles as expuseram a uma concentração de urânio de 25 micromoles por litro por 3 dias.
Os experimentos revelaram urânio acumulado a níveis mais elevados em rabanete raízes, mas inibiu o crescimento mais severamente em favas em termos de menor biomassa e escurecimento das raízes. Analisando o conteúdo de nitrogênio, a equipe descobriu que o urânio aumentou os níveis de compostos de nitrogênio assimilados em rabanetes, mas diminuiu em favas. Igualando esse padrão, a atividade da enzima chave do metabolismo do nitrogênio, nitrato redutase, aumentou quase 3 vezes em rabanetes tratados com urânio, mas diminuiu mais de 25% em favas.
Olhando dentro das células vegetais, os pesquisadores descobriram que o urânio causava o dobramento incorreto de proteínas no retículo endoplasmático, uma organela envolvida no processamento de proteínas. No entanto, plantas de rabanete poderiam lidar de forma mais eficaz com essas proteínas malformadas ativando sistemas de eliminação de proteínas – vinte e sete genes relacionados foram regulados positivamente em rabanetes, com dez genes regulados negativamente. Em comparação, apenas nove genes foram regulados positivamente em favas, enquanto doze foram regulados negativamente. Este controle de qualidade de proteína superior no rabanete provavelmente permite que ele lide com o estresse de urânio melhor do que as favas.
Os resultados de Chen e seus colegas mostraram como o urânio inibe o crescimento das plantas no nível molecular, interferindo na assimilação do nitrogênio e nos processos de produção de proteínas. Essas descobertas abrem caminho para a adaptação ideal fitorremediação plantas capazes de resistir aos impactos tóxicos do urânio. Essas “superplantas” especialmente criadas podem fornecer uma solução de remediação ecológica para a limpeza de solos e águas subterrâneas poluídos por urânio.
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Chen, X., Dang, Y.-X., Li, Q.-L., Li, W., Xie, M.-T., Wang, M.-X., Tao, M.-F., Zhao, S.-S., Lai, J.-L. e Wu, G. (2023) “O urânio afeta o metabolismo do nitrogênio e a homeostase das proteínas do retículo endoplasmático em plantas." Botânica Ambiental e Experimental, 213(105444), p. 105444. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2023.105444.
