Traduzido de Science Daily
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Cientistas da Universidade da Califórnia descobriram dados genéticos que ajudarão as plantações de alimentos como tomate e arroz a sobreviver por períodos mais longos e intensos de seca em nosso planeta, que está se aquecendo.
Ao longo da última década, a equipe de pesquisa procurou criar um atlas molecular de raízes de culturas, onde as plantas detectam pela primeira vez os efeitos da seca e outras ameaças ambientais. Ao fazer isso, eles descobriram genes que os cientistas podem usar para proteger as plantas desses estresses.
Seu trabalho, publicado hoje na revista Cell, alcançou um alto grau de compreensão das funções da raiz porque combinou dados genéticos de diferentes células de raízes de tomate cultivadas em ambientes internos e externos.
“Muitas vezes, os pesquisadores fazem experimentos em laboratório e em estufa, mas os agricultores cultivam coisas no campo, e esses dados também analisam amostras do campo”, disse Neelima Sinha, professora de biologia vegetal da UC Davis e coautora do artigo .
Os dados renderam informações sobre os genes que dizem à planta para fazer três coisas principais.
Xilemas são vasos ocos em forma de tubo que transportam água e nutrientes das raízes aos brotos. Sem transporte no xilema, a planta não pode criar seu próprio alimento por meio da fotossíntese.
“O Xylem é muito importante para sustentar as plantas contra a seca, bem como contra o sal e outros estresses”, disse o principal autor do estudo, Siobhan Brady, professor de biologia vegetal da UC Davis.
Por sua vez, sem o transporte de minerais vegetais no xilema, humanos e outros animais teriam menos vitaminas e nutrientes essenciais para nossa sobrevivência. Além de alguns jogadores típicos necessários para formar o xilema, novos genes surpreendentes foram encontrados.
O segundo conjunto-chave de genes são aqueles que direcionam uma camada externa da raiz para produzir lignina e suberina. A suberina é a substância-chave da cortiça e envolve as células das plantas numa camada espessa, retendo água durante a seca.
Culturas como tomate e arroz têm suberina em suas raízes. As frutas da maçã têm suberina em torno de suas células externas. Onde quer que ocorra, evita que a planta perca água. A lignina também impermeabiliza as células e fornece suporte mecânico.
“Suberina e lignina são formas naturais de proteção contra a seca, e agora que os genes que as codificam foram identificados nesta camada muito específica de células, esses compostos podem ser melhorados”, disse a co-autora do estudo Julia Bailey. Serres, de UC. Professor de genética de Riverside.
“Estou animada por ter aprendido tanto sobre os genes que regulam essa camada de barreira à umidade. É muito importante para melhorar a tolerância das safras à seca”, disse ela.
Os genes que codificam o meristema da raiz de uma planta também foram notadamente semelhantes entre tomate, arroz e Arabidopsis, uma planta modelo semelhante a uma erva daninha. O meristema é a ponta de crescimento de cada raiz e é a fonte de todas as células que constituem a raiz.
“É a região que vai produzir o resto da raiz e serve como seu nicho de células-tronco”, disse Bailey-Serres. “Ele determina as propriedades das próprias raízes, como seu tamanho. Conhecê-las pode nos ajudar a desenvolver sistemas radiculares melhores.”
Brady explicou que, quando os agricultores estão interessados em uma cultura específica, eles selecionam plantas que possuem características que podem ser vistas, como frutos maiores e mais atraentes. É muito mais difícil para os criadores selecionar plantas com propriedades subterrâneas que eles não podem ver.
“A ‘metade escondida’ de uma planta, no subsolo, é crítica para os criadores considerarem se desejam cultivar uma planta com sucesso”, disse Brady. “Ser capaz de modificar o meristema das raízes de uma planta nos ajudará a projetar safras com propriedades mais desejáveis.”
Embora este estudo tenha analisado apenas três fábricas, a equipe acredita que as descobertas podem ser aplicadas de forma mais ampla.
“O tomate e o arroz estão separados por mais de 125 milhões de anos de evolução, mas ainda vemos semelhanças entre os genes que controlam as principais características”, disse Bailey-Serres. “Essas semelhanças provavelmente também serão verdadeiras para outras safras.”
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