Desvendando os caminhos elétricos: novas descobertas na sinalização das plantas da JMU

São PauloCientistas da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) fizeram uma nova descoberta sobre como as plantas reagem ao meio ambiente. Anteriormente, as pesquisas estavam focadas principalmente em como as mudanças nos níveis de cálcio dentro das células vegetais influenciavam suas respostas ao estresse. Agora, eles descobriram que mudanças na carga elétrica através das membranas celulares também desempenham um papel crucial nessas respostas.

Para estudar essa relação, cientistas modificaram plantas de tabaco para produzirem canais iônicos especiais chamados canalrodopsinas. Esses canais, originários de algas e microorganismos, podem ser ativados por tipos específicos de luz. Isso permitiu que os cientistas controlassem o fluxo de íons de cálcio para dentro e ânions para fora, ajudando a compreender melhor os processos de sinalização.

Principais Descobertas da Pesquisa:

• O influxo de cálcio e a despolarização da membrana desempenham papéis nas respostas de estresse das plantas.
• A excreção de ânions—levando à despolarização da membrana—inicia a resposta à seca através da produção do hormônio vegetal ácido abscísico (ABA).
• O influxo de cálcio, por outro lado, desencadeia mecanismos de defesa contra predadores, acompanhados pela produção de espécies reativas de oxigênio (ROS).

O sucesso desta pesquisa dependia de superar diversos desafios técnicos:

1. Habilitar as channelrhodopsinas a utilizarem vitamina A derivada do betacaroteno nas plantas.
2. Cultivar plantas sob luz LED vermelha para evitar a ativação acidental das rhodopsinas.
3. Otimizar as channelrhodopsinas para permeabilidade seletiva de cálcio e ânions.

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Em 2021, houve avanços significativos na produção de células vegetais com canais ativados por luz contendo alto teor de retinal. Testes demonstraram que plantas com o canalrhodopsina condutor de cálcio XXM 2.0 e o canal de ânion ativado por luz GtACR1 responderam bem sob condições de estresse.

Os achados revelam avanços significativos na biologia vegetal. Compreender esses dois caminhos de sinalização oferece enorme potencial para a agricultura. As plantas poderiam ser geneticamente modificadas para suportar melhor estresses ambientais e biológicos, tornando as culturas mais resilientes às mudanças climáticas e diminuindo a necessidade de tratamentos químicos. Ao detalhar a sinalização de íons em plantas, o estudo abre caminho para novas pesquisas destinadas a melhorar a resistência e a produtividade das plantas.

Descobertas como essas podem nos ajudar a modificar outras espécies de plantas para lidar melhor com diversas condições de estresse, tornando-as mais adaptáveis a diferentes ambientes. Cientistas estão ansiosos para continuar explorando essa área, esperando encontrar mais informações detalhadas sobre a biologia das plantas que possam levar a avanços práticos na agricultura.