A pista está na cola – O segredo da natureza para mantê-la unida – ScienceDaily

Uma planta aquática obscura ajudou a explicar como as plantas evitam rachar sob o estresse e as tensões do crescimento.

A descoberta dos pesquisadores Dr. Robert Kelly-Bellow e Karen Lee no grupo do professor Enrico Coen no John Innes Centre, começou com uma curiosa observação em um mutante anão da planta carnívora Utricularia gibba.

Os caules desta planta flutuante estão cheios de espaços de ar e esta cavidade significa que a coluna vascular dentro do caule pode se curvar quando sob estresse. Este efeito não seria aparente na maioria das plantas, que possuem caules sólidos.

Os pesquisadores viram que em um mutante anão a coluna central era ondulada em vez de reta. Eles levantaram a hipótese de que essa espinha vacilante era causada por um conflito interno, uma disparidade entre o que estava acontecendo dentro do caule da planta e a epiderme ou pele. A modelagem computacional do coautor Dr. Richard Kennaway mostrou que essa ideia poderia explicar o que foi observado.

“Percebemos que nesses tipos de anões, apenas a epiderme, a pele do caule, quer ser curta, o tecido interno ainda quer ser longo, daí o efeito de flambagem”, explica o professor Enrico Coen, do John Innes Centre, um autor do estudo que aparece na Ciência.

“Isso foi uma surpresa – antes as pessoas pensavam que as variedades anãs, que são muito importantes na agricultura, seriam anãs porque tudo no caule é afetado para crescer menos, mas na verdade é apenas a pele neste caso, criando uma espécie de camisa de força.”

Investigações posteriores revelaram que o Utricularia gibba mutante anão não tinha um hormônio de crescimento chamado brassinosteróide.

Eles teorizaram que esse hormônio normalmente permite que a pele se estique, dando uma camisa de força mais tolerante e permitindo que o caule da planta se alongue.

Para testar essa ideia, eles usaram um mutante na planta modelo Arabidopsis que enfraquece a cola entre as células, para ver se a redução do brassinosteróide causaria a formação de grandes rachaduras na pele do caule como resultado do estresse.

“Isso é exatamente o que vimos”, explica o professor Coen. “Normalmente, um caule de Arabidopsis com cola enfraquecida racha um pouco porque o hormônio está lá para afrouxar a camisa de força. Mas, quando faltava o hormônio, a pele era completamente arrancada e a planta ficava quase sem pele.”

A modelagem computacional do coautor Professor Richard Smith mostrou que o hormônio brassinosteróide provavelmente estava aliviando a camisa de força ao afrouxar as fibras nas paredes das células epidérmicas.

“As células vegetais estão grudadas e são forçadas a se comportar de maneira coordenada apenas por sua pectina, sua cola, que as une. O que mostramos neste estudo é que esta é uma força incrivelmente poderosa; a cola é tão forte que você só precisa para alterar o crescimento em uma camada e as outras células seguirão”, explica o professor Coen.

“Estudos anteriores enfatizaram que as plantas enviam sinais moleculares para crescer de maneira coordenada, e isso ainda é parte da explicação. Mas o que nosso estudo mostra é que a viscosidade das células vegetais também é um componente vital na coordenação do crescimento. é muito importante.”

O co-autor Dr. Christopher Whitewoods, do Laboratório Sainsbury, da Universidade de Cambridge, enfatiza a importância potencial dessas descobertas para pesquisas futuras. “O fato de que as interações mecânicas entre as camadas de células controlam o crescimento nos caules de duas espécies totalmente diferentes levanta a questão de saber se elas controlam outros aspectos do desenvolvimento da planta, como o complexo padrão interno das folhas. Estamos ansiosos para testar se este é o caso.”

As descobertas lançam luz sobre variedades de cultivos, como trigo e arroz, que sustentam a Revolução Verde da agricultura, explicando como os genes controlam seu crescimento e como podemos melhorar sua eficiência no futuro.

Suas descobertas também estão relacionadas a processos de desenvolvimento em animais, como a formação de rachaduras na pele de crocodilo e a formação do intestino, onde as interações mecânicas entre as camadas também desempenham um papel.

Muitas hipóteses parecem promissoras para começar, mas depois falham em durar todo o curso experimental. Não é assim neste caso, reflete o professor Coen.

“O primeiro vislumbre do tecido vacilante em nossa planta aquática anã foi emocionante porque, assim que o vimos, tivemos uma ideia do que poderia estar acontecendo. Mas o maior entusiasmo veio de testar a ideia em um sistema completamente diferente.

“A natureza é evasiva. Noventa e nove por cento das boas ideias caem de cara no chão quando submetidas a um teste crítico. Mas, ocasionalmente, uma ideia sobrevive e você sabe que a natureza revelou um de seus segredos para você”, diz ele.

O brassinosteróide coordena as interações da camada celular nas plantas por meio da parede celular e da mecânica dos tecidos, aparece em Ciência.

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