Ursos polares no deserto

No entanto, muitas espécies de plantas desenvolveram maneiras de lidar com as altas temperaturas. "Ao contrário dos animais, muitas plantas podem adaptar o formato do corpo em resposta ao calor e outros fatores ambientais", diz o pesquisador Martijn van Zanten, que é afiliado à Universidade de Utrecht e contribuiu para as duas publicações. “Os animais são uma história completamente diferente. Simplificando, se você colocar um urso polar no deserto, ele ainda se parecerá com um urso polar com um casaco de pele grosso. Mas se uma planta crescer em condições mais quentes, ela irá adaptar seu formato de corpo de acordo. Desta forma, a planta tenta funcionar de forma otimizada nessas condições menos favoráveis ​​”.

Do formato compacto ao plano aberto

Muitas espécies de plantas podem adaptar a forma de seus caules e folhas para torná-los mais resistentes a altas temperaturas. Isso também é verdade para o agrião (Arabidopsis thaliana), considerado por muitos biólogos vegetais como seu modelo de planta favorito. No frio, essas plantas são compactas e têm as folhas coladas ao solo. Quando a temperatura sobe, eles adotam uma postura mais aberta. As folhas, por exemplo, ficam mais retas. Isso reduz muito a radiação direta do sol. Além disso, os caules das folhas vão se esticar, permitindo que mais vento passe pelas folhas e dissipe o calor.

Alongamento desejado e indesejado

No entanto, em colheitas e flores (de corte), este tipo de alongamento é frequentemente indesejável. Os produtores desejam controlar essas mudanças, pois o alongamento pode afetar a qualidade do produto. “Mas, ao mesmo tempo, é necessária uma adaptação para que as lavouras sejam mais resistentes às altas temperaturas derivadas das mudanças climáticas. Isso é necessário para manter a produção no longo prazo ”, diz Van Zanten.

Torne as plantas mais tolerantes ao clima

“Muitas culturas perderam a capacidade de responder bem a temperaturas mais elevadas”, diz Van Zanten. “Em diversas culturas, desapareceu durante o processo de domesticação e melhoramento, pois os criadores se concentraram principalmente em outras características”.

Com as alterações climáticas a aumentar as temperaturas, Van Zanten diz que há uma necessidade crescente de tornar as plantas mais tolerantes ao clima. “Isso requer conhecimento de como as plantas lidam com temperaturas mais altas. Como eles convertem os sinais de temperatura que recebem em adaptações de crescimento? Investigar os mecanismos moleculares pelos quais as plantas se adaptam a temperaturas abaixo do ideal permite ferramentas para ajustar a arquitetura das culturas através da reprodução."

O mecanismo molecular ativa a postura de calor.

As plantas de agrião que não estão mais adaptadas a temperaturas mais altas podem recuperar essa capacidade quando expostas a certos produtos químicos. Isto foi descoberto por uma equipe de pesquisa internacional liderada por Van Zanten. A equipe testou um grande número de substâncias em um agrião mutante que não se adapta mais a altas temperaturas. Eles encontraram uma molécula que pode “ativar” a adaptação a altas temperaturas em plantas jovens, mesmo em baixas temperaturas.

Os pesquisadores chamam esse composto de "Aquetina". Ao modificar quimicamente a molécula e depois estudar quais proteínas podem se ligar ao aquecimento, eles encontraram um grupo de proteínas chamadas nitrilases. O subgrupo identificado é encontrado apenas em repolhos e espécies relacionadas, incluindo agrião.

Junto com uma empresa de melhoramento de plantas, os biólogos descobriram que as espécies de repolho realmente respondem ao aquecimento. Eles também descobriram que as nitrilases são necessárias para a adaptação a altas temperaturas, provavelmente porque permitem a produção do conhecido hormônio do crescimento auxina. Os pesquisadores publicaram esta descoberta em The Plant Journal .

Nova maneira de se adaptar a altas temperaturas

A publicação dos resultados do Heatin coincide com outra publicação, hoje na Nature Communications. Essa pesquisa foi liderada por cientistas do instituto VIB na Bélgica, com Van Zanten também envolvido. A equipe descobriu uma proteína anteriormente não descrita que regula a maneira como as plantas se adaptam a um ambiente mais quente. A proteína foi denominada MAP4K4 / TOT3, com TOT representando a temperatura alvo.

Surpreendentemente, o processo conduzido pelo TOT3 é amplamente independente de todas as outras vias de sinalização que os biólogos vincularam até agora à adaptação ao calor nas plantas. Além disso, as adaptações do TOT3 não parecem depender da quantidade e composição da luz que ilumina uma planta.

Van Zanten: “Há uma grande sobreposição nos mecanismos moleculares pelos quais as plantas adaptam o crescimento à composição de mudanças de luz e altas temperaturas. Com o TOT3, agora temos um fator com o qual podemos controlar o crescimento em altas temperaturas, sem interferir no modo como a planta lida com a luz. "