As plantas são altamente alongadas, dobrando-se para permitir o acesso da luz solar a cada uma de suas folhas. Apesar de observar esse fenômeno há séculos, os cientistas não o entendem completamente. Agora, cientistas do Salk Institute descobriram que dois fatores vegetais – a proteína PIF7 e o hormônio do crescimento auxina – são gatilhos que aceleram o crescimento quando as plantas estão à sombra e expostas a altas temperaturas ao mesmo tempo. site oficial do instituto.
As descobertas, publicadas na revista Nature Communications em 29 de agosto de 2022, ajudarão os cientistas a prever como as plantas responderão às mudanças climáticas e aumentarão os rendimentos, apesar do aquecimento global.
“No momento, estamos cultivando culturas em uma certa densidade, mas nossos resultados indicam que precisaremos diminuir essa densidade para otimizar o crescimento das plantas à medida que o clima muda”, diz a autora sênior Professor Joanne Chory, diretora do Salk Institute’s Plant Molecular e Laboratório de Biologia Celular e Howard, pesquisador do Hughes Medical Institute. “Compreender a base molecular de como as plantas respondem à luz e à temperatura nos permitirá ajustar a densidade de plantio para produzir os melhores rendimentos”.
Durante a germinação, as mudas alongam rapidamente seus caules para romper o solo e capturar a luz do sol o mais rápido possível. Normalmente, o caule desacelera seu crescimento após a exposição à luz solar. Mas o caule pode se alongar rapidamente novamente se a planta competir com as plantas vizinhas pela luz solar ou aumentar a distância entre o solo quente e as folhas da planta em resposta ao aumento das temperaturas. Embora ambas as condições ambientais - sombreamento e altas temperaturas - estimulem o crescimento do caule, elas também reduzem os rendimentos.
Neste estudo, os cientistas compararam plantas que crescem à sombra e temperaturas quentes ao mesmo tempo – condições que imitam altas densidades de plantio e mudanças climáticas. Os cientistas usaram a planta modelo Arabidopsis thaliana, assim como o tomate e um parente próximo do tabaco, porque estavam interessados em ver se as três espécies de plantas eram igualmente afetadas por essas condições ambientais.
Nas três espécies, a equipe de pesquisadores descobriu que as plantas cresciam extremamente altas quando simultaneamente tentavam evitar a sombra criada pelas plantas vizinhas e eram expostas a temperaturas mais altas. No nível molecular, os pesquisadores descobriram que o fator de transcrição PIF7, uma proteína que ajuda a ativar e desativar os genes, ajudou a impulsionar o crescimento. Eles também descobriram que os níveis de auxina, um hormônio do crescimento, aumentaram quando as culturas encontraram plantas vizinhas, o que promoveu o crescimento em resposta a temperaturas mais altas simultâneas. Essa via sinérgica de PIF7-auxina permitiu que as plantas respondessem ao seu ambiente e se adaptassem em busca das melhores condições de crescimento.
Um fator de transcrição relacionado, PIF4, também estimulou o alongamento do caule em altas temperaturas. No entanto, com a combinação de sombra e temperaturas elevadas, esse fator deixou de ter um papel importante.
"Ficamos surpresos ao descobrir que o PIF4 não desempenha um papel importante porque estudos anteriores mostraram a importância desse fator em situações de crescimento relacionadas", diz o primeiro autor do estudo, Yogev Burko, pesquisador do Salk Institute e professor associado do Organização para Pesquisa Agrícola no Instituto de Vulcões de Israel. “O fato de o PIF7 ser o principal motor de crescimento desta planta foi uma verdadeira surpresa. Com esse novo conhecimento, esperamos ajustar a resposta de crescimento de várias culturas para ajudá-las a se adaptar às mudanças climáticas”.
Os pesquisadores acreditam que há outro fator ainda a ser descoberto que amplifica o efeito do PIF7 e da auxina. Eles esperam explorar esse fator desconhecido em estudos futuros. O laboratório de Berko também estudará como esse caminho pode ser otimizado nas lavouras.
“As temperaturas globais estão subindo, então precisamos de culturas alimentares que possam crescer nessas novas condições”, diz Chori, co-líder da Salk Plant Use Initiative e Howard H. e Maryam R. Newman Presidente de Biologia Vegetal. “Identificamos os principais fatores que regulam o crescimento das plantas em altas temperaturas, o que nos ajudará a cultivar culturas mais produtivas para alimentar as gerações futuras.”