A cortiça reconhece-se sem esforço: é densa, ligeiramente esponjosa e impermeável. Curiosamente, a mesma substância por detrás dessas propriedades está a atuar de forma discreta no interior das raízes das plantas.
A quantidade dessa substância que cada planta deposita - e o local onde o faz - pode, afinal, variar de forma impressionante.
Uma equipa na Suíça conseguiu agora atribuir essa diversidade a um único gene que ainda não tinha sido identificado.
Uma barreira tipo cortiça
As raízes são o ponto de contacto entre a planta e o solo. Para controlar o que entra e impedir que a água se perca, as plantas revestem uma camada profunda de células da raiz com suberina, uma substância cerosa equivalente à que existe na cortiça.
Com um corante fluorescente, a suberina aparece como uma bainha amarelo-pálida que envolve a parte interna da raiz, logo fora dos vasos que transportam a água para cima.
Até aqui, quase tudo o que se sabia sobre a formação desta camada vinha de uma única linhagem de uma só espécie, cultivada em laboratório e mantida em estufas para estudos de genética.
Já a função da suberina em condições naturais sempre foi uma questão à parte.
Plantas de climas muito diferentes
O trabalho foi coordenado por Marie Barberon, professora associada de ciências das plantas na Universidade de Genebra (UNIGE), em colaboração com investigadores da Universidade de Lausanne (UNIL).
A equipa analisou 284 variedades naturais de Arabidopsis thaliana - uma pequena erva com flor, há muito usada como organismo-modelo na genética vegetal. Para isso, tingiram as raízes de cada planta e observaram-nas ao pormenor.
Os padrões encontrados foram marcantes. Em algumas linhagens, a suberina formava bainhas espessas e contínuas perto da ponta da raiz.
Noutras, a barreira surgia de forma irregular, em manchas, ou era deslocada para zonas mais abaixo, em direção à parte mais antiga da raiz.
Surge um padrão climático claro
As variedades vinham de regiões muito distintas, desde encostas quentes do Mediterrâneo até campos mais frios da Escandinávia.
A equipa comparou os padrões de suberina com o clima característico da região de origem de cada planta - e o sinal foi nítido.
As plantas de zonas com precipitação imprevisível, condições mais secas e temperaturas mais elevadas eram as que acumulavam mais suberina. E faziam-no de forma mais espessa precisamente onde era mais crucial reter água.
“Os nossos resultados sugerem que reforçar a barreira é uma adaptação natural ao stress hídrico, permitindo um melhor controlo da troca de água com o solo”, afirmou Jian-Pu Han, primeiro autor do estudo.
Identificar o mecanismo genético
Uma análise genómica abrangente das 284 variedades apontou para um pequeno gene, até então desconhecido, a que a equipa chamou SUBER GENE1, ou SBG1.
Este gene codifica uma proteína muito curta - com apenas 129 blocos de construção, bastante menor do que a maioria.
As variedades que construíam barreiras mais espessas tinham versões mais ativas do gene. Já as que exibiam suberina mais descontínua apresentavam cópias menos expressivas.
A correspondência foi suficientemente forte para levar os investigadores a procurar qual seria a função dessa proteína.
Antes deste trabalho, o gene não tinha qualquer função atribuída em nenhuma planta. Ninguém o tinha ligado a barreiras radiculares, sinalização hormonal ou a qualquer outro processo. Permanecia no genoma de Arabidopsis como um parágrafo por ler.
Um estudo recente em tomateiros tinha associado a suberina à tolerância à seca, mas o “interruptor” genético continuava por identificar. Ao combinarem variação natural com mapeamento do genoma, os investigadores conseguiram, finalmente, expor um desses controlos.
Como o gene atua
“Este gene atua como um regulador-chave da suberina: quando está mais ativo, a barreira torna-se mais forte; quando é interrompido, forma-se com menos eficiência”, disse Han.
Para perceberem o mecanismo, os cientistas acompanharam com que outras proteínas a SBG1 interage. Verificaram que se liga a uma família de enzimas vegetais que ajudam a regular respostas ao stress.
Quando essas enzimas são removidas, a barreira fica ainda mais espessa - o oposto do que se observa quando é a própria SBG1 que é desativada.
Ou seja, existem dois sistemas internos na raiz a exercer forças em sentidos contrários.
A ligação às hormonas
No centro desta rede está o ácido abscísico, a hormona que as plantas libertam quando detetam problemas de disponibilidade de água.
Trabalhos anteriores já sugeriam uma relação entre esta hormona e a suberina, mas a “cablagem” exata permanecia pouco clara.
O novo estudo acrescenta uma peça em falta. Em conjunto, a SBG1 e essas enzimas parecem determinar quão intensamente o sinal do ácido abscísico chega à maquinaria que constrói a barreira.
Sem esses componentes, o efeito da hormona sobre a deposição de suberina fica amortecido.
“Os nossos resultados mostram que a modulação de respostas hormonais que afetam a deposição de suberina é um elemento central da estratégia de adaptação das plantas ao clima”, afirmou Barberon.
Culturas mais resistentes no futuro
Em termos simples, a mensagem é esta: plantas de climas mais duros evoluíram bainhas radiculares mais espessas, e um gene até agora desconhecido ajuda a definir essa espessura.
Isto abre oportunidades para melhoramento agrícola. Trigo, arroz, tomate e outras culturas essenciais têm as suas próprias versões da barreira de suberina.
Ao direcionar a SBG1 - ou as enzimas com que interage - poderá ser possível obter culturas que retêm melhor a água durante épocas secas.
Com a agricultura a enfrentar precipitação cada vez mais irregular, um mecanismo deste tipo era há muito desejado. A equipa de Genebra acaba de colocar um ao alcance da investigação aplicada.
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