Um alto teor de sais contendo sódio no solo é um problema para muitas plantas: como resultado, elas crescem menos ou não crescem. A salinização dos solos é vista como uma das maiores ameaças à capacidade de alimentar a população mundial porque torna os solos cada vez mais inférteis, especialmente nas regiões secas. Uma equipe de pesquisadores chineses, alemães e espanhóis, incluindo o professor Jörg Kudla e sua equipe da Universidade de Münster (Alemanha), encontrou agora um mecanismo no agrião thale (Arabidopsis thaliana) que permite que as plantas forneçam proteção contra o estresse salino para suas células-tronco sensíveis no meristema na ponta da raiz. O meristema, que garante que a raiz forme constantemente novas células e possa assim crescer, é particularmente sensível: ao contrário das células vegetais totalmente formadas, suas células não possuem vacúolo no interior, onde substâncias nocivas podem ser descartadas.
A descoberta de que as plantas podem fornecer proteção contra o estresse salino tóxico especificamente para grupos individuais de células foi uma surpresa para os pesquisadores. Embora já se soubesse que existem vários mecanismos nas plantas que lhes permitem lidar com altos teores de sal na água do solo – um é o transporte ativo de sal para fora das células, outro é a impregnação mecânica de uma camada celular específica na raiz – o que não se sabia era que as plantas também protegem especificamente as células-tronco em suas raízes. “A via de sinalização que descobrimos – que combina componentes de vias de sinalização de estresse salino conhecidas com proteínas de sinalização com o objetivo de controlar o desenvolvimento da raiz – serve ao propósito adicional de desintoxicar especificamente a planta”, diz Jörg Kudla.
O mecanismo em detalhes: uma enzima especial – uma quinase semelhante a um receptor chamada GSO1 – transporta o sódio para fora das células do meristema. Para este fim, GSO1 ativa a quinase SOS2 (SOS significa “sal excessivamente sensível”), que por sua vez ativa uma proteína de transporte (SOS1) que bombeia íons de sódio para fora, através da membrana celular, e, em troca, transporta prótons para dentro a célula. No caso do estresse salino, ocorre aumento da formação de GSO1 principalmente nas células do meristema.
Além disso, a equipe demonstrou que o GSO1 também ajuda a evitar que muito sal penetre no tecido vascular da raiz. Este tecido vascular está localizado no interior da planta e transporta água e sais minerais das raízes para as folhas. Por uma barreira mecânica, a faixa de Caspary, ela é protegida dos minerais dissolvidos na água do solo que nela penetram de forma descontrolada. Os pesquisadores também demonstraram um maior teor de GSO1 nas células que formam a faixa de Casparian aumenta devido ao estresse salino.
“GSO1 é um receptor quinase bem conhecido na biologia do desenvolvimento vegetal”, diz Jörg Kudla. “Desempenha um papel importante em vários estágios do desenvolvimento de uma planta. Agora, pela primeira vez, pudemos demonstrar que também desempenha um papel na tolerância ao sal e ativa a ‘bomba de saída de sódio’ por meio de uma via de sinalização alternativa que é presumivelmente não dependente de cálcio.” Os sinais de cálcio nas células desempenham um papel fundamental em outras respostas adaptativas conhecidas das plantas ao estresse salino.
Sobre os métodos: A equipe descobriu a importância do GSO1 comparando numerosos mutantes de várias quinases semelhantes a receptores no agrião Thale. Ao estudar as interações de proteínas, eles identificaram os parceiros de reação da enzima nas vias de sinalização para proteger o meristema e formar a faixa de Casparian. Os métodos usados em investigações posteriores incluíram espectrometria de massa e microscopia de alta resolução.