Descoberta fortuita: transformando mudas em plantas superiores com uma exposição química incomum

por Amir Hussein
6 comentários
Ethylene Priming in Plants

A exposição das sementes a produtos químicos específicos durante a fase de semente, um processo conhecido como “preparação”, pode influenciar significativamente o seu crescimento posterior.

Uma nova descoberta dos pesquisadores revela que o tratamento das sementes com gás etileno aumenta seu crescimento e resistência ao estresse. Esta descoberta, que destaca a melhoria da fotossíntese e da geração de hidratos de carbono nas plantas, representa um potencial salto em frente no aumento da produtividade agrícola e na resiliência aos desafios ambientais.

As plantas, como todos os organismos, são susceptíveis ao stress, geralmente devido ao calor ou à seca, o que pode retardar o seu crescimento ou reduzir o rendimento. Isto representa desafios para a agricultura, estimulando esforços para modificar geneticamente plantas mais robustas.

No entanto, as plantas projetadas para rendimentos mais elevados muitas vezes apresentam tolerância reduzida ao estresse devido à sua alocação de energia para o crescimento em detrimento da defesa contra o estresse. Por outro lado, aumentar a resiliência ao estresse pode levar à diminuição do crescimento. Este dilema complica os esforços para elevar a produção agrícola.

Minha pesquisa centrou-se em como o hormônio vegetal etileno influencia o crescimento das plantas e a resposta ao estresse. Num estudo publicado em julho de 2023, o meu laboratório fez uma observação surpreendente e promissora. Descobrimos que a germinação de sementes no escuro, uma ocorrência comum no subsolo, responde positivamente à exposição ao etileno, apresentando maior crescimento e tolerância ao estresse.

Etileno: um hormônio vegetal chave

As plantas, imobilizadas pela natureza, não conseguem escapar de condições ambientais estressantes, como calor e seca. Eles percebem vários sinais ambientais, incluindo luz e temperatura, influenciando seu crescimento, desenvolvimento e gerenciamento do estresse. O etileno, um hormônio crítico nesta rede regulatória, auxilia as plantas na adaptação ao seu ambiente.

Identificado pela primeira vez há mais de um século como um hormônio vegetal gasoso, o etileno é produzido por todas as plantas terrestres estudadas até o momento. Desempenha papéis que vão além do crescimento e da resposta ao estresse, incluindo mudanças na cor das folhas no outono e no amadurecimento dos frutos.

Utilizando Etileno em Plantas 'Principais'

Nosso laboratório é especializado em entender como as plantas e bactérias detectam o etileno e sua interação com outras vias hormonais no desenvolvimento das plantas. Durante nossa pesquisa, nos deparamos com uma descoberta inesperada.

Numa experiência envolvendo a germinação de sementes no escuro, expusemos as sementes ao gás etileno durante vários dias antes de removê-lo. Normalmente, nossos experimentos terminariam nesta fase. Porém, após a coleta de dados, transferimos as mudas para um carrinho leve, visando o cultivo de plantas adultas para futura colheita de sementes.

Poucos dias depois, observamos que as mudas brevemente expostas ao etileno eram consideravelmente maiores, com folhas mais expansivas e sistemas radiculares mais intrincados, em comparação com as plantas não expostas. Este crescimento acelerado persistiu ao longo de toda a sua vida.

A imagem compara uma planta sem primer com etileno (esquerda) com uma planta com primer com etileno (à direita), ambas da mesma idade, do laboratório Binder da Universidade do Tennessee, Knoxville.

Nós investigamos se várias espécies de plantas responderam de forma semelhante à exposição ao etileno durante a germinação das sementes. Nossos testes incluíram sementes de tomate, pepino, trigo e rúcula, todas apresentando maior crescimento.

Notavelmente, a breve exposição ao etileno também aumentou a sua tolerância a factores de stress como sal, altas temperaturas e baixo teor de oxigénio.

Os efeitos de priming referem-se ao crescimento a longo prazo e às melhorias na tolerância ao estresse após uma breve exposição ao estímulo. Este conceito, semelhante a preparar uma bomba para uma ativação mais fácil e rápida, tem sido explorado em vários estágios de crescimento das plantas. O condicionamento de sementes com produtos químicos e estresses é amplamente estudado por sua simplicidade e potencial aplicabilidade agrícola.

Explorando os mecanismos

Após o experimento, nosso laboratório tem decifrado os mecanismos que permitem que essas plantas expostas ao etileno apresentem maior crescimento e tolerância ao estresse. Uma hipótese é que a preparação com etileno estimula a fotossíntese, onde as plantas convertem luz em açúcares.

Nossas descobertas indicam um aumento significativo na fixação de carbono, implicando uma maior ingestão de CO₂ da atmosfera.

Correspondendo ao aumento da fotossíntese, ocorre um aumento nos níveis de carboidratos das plantas. Isso inclui amido (uma molécula de armazenamento de energia vegetal) e açúcares como sacarose e glicose, cruciais para a energia imediata. Estas concentrações mais elevadas de moléculas estão ligadas ao crescimento amplificado e à melhoria da resistência ao stress.

Nossa pesquisa sugere que as condições ambientais durante a germinação podem afetar as plantas de forma profunda e duradoura, aumentando potencialmente seu tamanho e sua resiliência ao estresse. A compreensão destes mecanismos é cada vez mais vital, com implicações para o aumento do rendimento das culturas globais.

De autoria de Brad Binder, Professor de Bioquímica e Biologia Celular e Molecular, Universidade do Tennessee.

Este artigo foi adaptado de uma publicação original em The Conversation.

Perguntas frequentes (FAQs) sobre priming com etileno em plantas

Qual é a principal conclusão da pesquisa sobre o crescimento das plantas?

A pesquisa descobriu que o tratamento de sementes com gás etileno pode aumentar significativamente o seu crescimento e tolerância ao estresse. Este avanço poderá levar a melhores rendimentos agrícolas e a uma melhor resiliência contra os factores de stress ambientais.

Como o etileno afeta o crescimento das plantas e a tolerância ao estresse?

Descobriu-se que o etileno, um hormônio vegetal, aumenta a taxa de crescimento e a tolerância ao estresse das plantas quando as sementes são expostas a ele durante a germinação. Isso inclui melhor fotossíntese e produção de carboidratos nas plantas.

Que tipos de estresse as plantas tratadas com etileno podem suportar?

As plantas expostas ao etileno durante a germinação das sementes mostraram maior tolerância a vários estresses ambientais, incluindo estresse salino, altas temperaturas e condições de baixo oxigênio.

O tratamento com etileno pode ser aplicado a diferentes espécies de plantas?

Sim, a investigação descobriu que os efeitos positivos do tratamento com etileno no crescimento e na tolerância ao stress foram observados em várias espécies de plantas, incluindo tomate, pepino, trigo e rúcula.

Quais são os efeitos a longo prazo da exposição ao etileno nas plantas?

Os efeitos a longo prazo incluem um crescimento sustentado e melhorado ao longo da vida da planta, caracterizado por folhas maiores, sistemas radiculares mais complexos e níveis aumentados de hidratos de carbono, que contribuem para melhorar a resistência ao stress.

Mais sobre priming de etileno em plantas

  • Pesquisa sobre etileno e crescimento de plantas
  • Aumentando a resiliência das culturas com etileno
  • Etileno na Inovação Agrícola
  • O papel do etileno na fotossíntese e na tolerância ao estresse
  • Avanços no tratamento com etileno para mudas
  • Efeitos do priming de etileno em diferentes espécies de plantas

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6 comentários

Thomas Wilson Dezembro 26, 2023 - 1:12 am

não tenho certeza de quão prático isso é para os agricultores regulares, parece que precisa de equipamentos e outras coisas especiais.

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Alice Verde Dezembro 26, 2023 - 1:40 am

ótimo artigo, mas alguns dos termos científicos passaram pela minha cabeça, talvez simplificar um pouco da próxima vez?

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Marcos Johnson Dezembro 26, 2023 - 11:22 am

Acho que a parte sobre a tolerância ao estresse é muito importante, especialmente com as mudanças climáticas e tudo mais.

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Bob Miller Dezembro 26, 2023 - 9:15 pm

bom trabalho de pesquisa, mas o etileno também não é prejudicial em alguns aspectos? apenas curioso.

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Karen Davis Dezembro 27, 2023 - 12:31 am

adorei ler isso, é incrível o quanto ainda temos que aprender sobre as plantas e seu crescimento.

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Jenny Smith Dezembro 27, 2023 - 12:53 am

nossa, isso é super interessante, nunca pensei em etileno dessa forma antes!

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