Juntamente com a realocação do açúcar, um mecanismo molecular básico dentro das plantas controla a formação de novas raízes laterais. Uma equipe internacional de biólogos vegetais demonstrou que ela se baseia na atividade de um determinado fator, a proteína alvo da rapamicina (TOR). Uma melhor compreensão dos processos que regulam a ramificação radicular em nível molecular pode contribuir para melhorar o crescimento das plantas e, portanto, o rendimento das culturas, de acordo com o líder da equipe de pesquisa, Prof. Dr. Alexis Maizel, do Centro de Estudos de Organismos da Universidade de Heidelberg.
O bom crescimento das raízes garante que as plantas possam absorver nutrientes suficientes e crescer, contribuindo assim para a sua boa forma geral. Para fazer isso, eles devem alinhar os recursos disponíveis dos processos metabólicos com seus programas de desenvolvimento genético. As plantas ligam o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera em suas folhas e os convertem em açúcares simples por meio da fotossíntese. Na forma de frutose e glicose, esses açúcares simples também são alocados nas raízes, onde impulsionam o crescimento e o desenvolvimento da planta.
A equipe da Prof. Maizel utilizou o agrião thale Arabidopsis thaliana, uma planta modelo na pesquisa vegetal, para estudar como esse processo ocorre no nível molecular. Suas investigações se concentram no papel que a glicose desempenha na formação de raízes laterais. “Sabemos que, além dos hormônios vegetais, o açúcar da parte aérea também é alocado nas raízes, mas como a planta reconhece que os recursos de açúcar estão disponíveis para formar raízes laterais não foi compreendido até agora”, explica o Dr. na equipe de Alexis Maizel.
Os estudos ao nível do metabolismo mostraram que Arabidopsis forma raízes laterais somente quando a glicose se decompõe e os carboidratos são consumidos no periciclo – a camada celular mais externa do cilindro radicular principal. Este processo é controlado a nível molecular pelo alvo da proteína rapamicina. Este fator controla redes de sinais críticos e processos metabólicos em plantas, bem como em animais e humanos. Sua atividade é governada pela interação de fatores de crescimento como o hormônio vegetal auxina e nutrientes como o açúcar.
Usando Arabidopsis, os pesquisadores descobriram que o TOR se torna ativo nas células do periciclo somente quando o açúcar está presente ali. As chamadas células fundadoras formam as raízes laterais através da divisão celular. Prof. Maizel: “TOR assume uma espécie de papel de guardião; quando a planta ativa o programa de crescimento genético responsável pela formação da raiz através do hormônio auxina, TOR verifica se há recursos de açúcar suficientes disponíveis para este processo.” O TOR atua controlando a tradução de genes específicos dependentes de auxina, bloqueando sua expressão se não houver recursos suficientes de açúcar disponíveis. Quando os pesquisadores suprimiram a atividade do TOR, nenhuma raiz lateral foi formada. “Isso sugere que um mecanismo molecular fundamental está envolvido”, afirma o biólogo vegetal de Heidelberg.
Ao mesmo tempo, os pesquisadores demonstraram que o TOR controla, por meio de um mecanismo semelhante, a formação de raízes de outros tecidos vegetais – as chamadas raízes adventícias. Segundo o Prof. Maizel, os resultados de suas investigações também podem ser de interesse para aplicações agrícolas. “Eles poderiam potencialmente ser usados para desenvolver novas estratégias de crescimento de plantas otimizadas para várias condições ambientais e melhores rendimentos das culturas”, enfatiza o pesquisador.
A pesquisa foi financiada pela Fundação Alemã de Pesquisa. Além dos biólogos vegetais do Centro de Estudos de Organismos da Universidade de Heidelberg, pesquisadores da Universidade de Estrasburgo (França), do Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular de Plantas de Potsdam, do Centro de Pesquisa em Genômica Agrícola de Barcelona (Espanha), e University College Cork (Irlanda) também contribuíram. Os resultados de suas pesquisas foram publicados em O jornal EMBO.