En dúas publicacións, biólogos e colegas internacionais de Utrecht describen os procesos utilizados polas plantas para adaptarse á calor. Os descubrimentos proporcionan información sobre como as plantas funcionan de xeito óptimo baixo altas temperaturas subóptimas. Tamén podería proporcionar un paso para controlar o crecemento das plantas e facelas máis resistentes ao quecemento global. Os investigadores publican os seus resultados en The Plant Journal e Nature Communications.
Osos polares no deserto
Con todo, moitas especies vexetais desenvolveron formas de facer fronte a temperaturas máis altas. "A diferenza dos animais, moitas plantas poden adaptar a súa forma corporal en resposta á calor e a outros factores ambientais", di o investigador Martijn van Zanten, afiliado á Universidade de Utrecht e contribuído a ambas as publicacións. “Os animais son unha historia completamente diferente. Simplificando, se colocas un oso polar no deserto, aínda parecerá un oso polar cun abrigo de pel groso. Pero se unha planta medra en condicións máis cálidas, adaptará a forma do corpo en consecuencia. Deste xeito, a planta tenta funcionar de xeito óptimo nestas condicións menos favorables ".
De planta compacta a aberta
Moitas especies de plantas poden adaptar a forma dos seus talos e follas para facelas máis resistentes ás altas temperaturas. Isto tamén é certo para o berro da tola (Arabidopsis thaliana), considerado por moitos biólogos como o seu modelo de planta favorito. En condicións de frío, estas plantas son compactas e teñen as follas preto do chan. Cando aumentan as temperaturas, adoptan unha postura máis aberta. As follas, por exemplo, fanse máis verticais. Isto reduce moito a radiación directa do sol. Ademais, os talos das follas estiraranse, permitindo que máis vento pase as follas e disipe a calor.
Estiramentos desexados e non desexados
Non obstante, nas colleitas e nas flores (cortadas), este tipo de estiramentos adoitan non ser desexados. Os produtores queren controlar estes cambios xa que o estiramento pode impedir a calidade do produto. “Pero ao mesmo tempo, é necesaria unha adaptación para facer máis resistentes os cultivos ás temperaturas máis altas resultantes do cambio climático. Iso é necesario para manter a produción a longo prazo ", di Van Zanten.
Facer que as plantas sexan máis tolerantes ao clima
"Moitos cultivos cultivados perderon a capacidade de responder ben a temperaturas máis altas", di Van Zanten. "En varios cultivos, desapareceu durante o proceso de domesticación e reprodución xa que os criadores se concentraron principalmente noutros trazos".
Co cambio climático subindo as temperaturas, Van Zanten di que hai unha necesidade crecente de facer as plantas máis tolerantes ao clima. "Isto require coñecemento de como as plantas soportan temperaturas máis altas. Como converten os sinais de temperatura que reciben en adaptacións ao crecemento? A investigación dos mecanismos moleculares polos cales as plantas se adaptan á temperatura subóptima permite ferramentas para axustar a arquitectura dos cultivos a través da cría. "
O mecanismo molecular activa a postura de calor
As plantas de berro de Thale que xa non se adaptan a temperaturas máis altas aparecen poden recuperar esa capacidade cando están expostas a certos produtos químicos. Descubriuno un equipo internacional de investigación liderado por Van Zanten. O equipo probou un gran número de substancias nun mutante de berro de ballena que xa non se adapta a altas temperaturas. Atoparon unha molécula que pode "activar" a adaptación a altas temperaturas en plantas novas, incluso a baixas temperaturas.
Os investigadores chaman a este composto "Heatin". Ao modificar químicamente a molécula e estudar que proteínas poden unirse ao quecemento, atoparon un grupo de proteínas chamadas nitrilases. Sábese que o subgrupo identificado ocorre só en repolos e especies relacionadas, incluído o berro de teas.
Xunto cunha empresa de cría de plantas, os biólogos descubriron que de feito as especies de repolo responden ao quecemento. Tamén descubriron que as nitrilases son necesarias para adaptarse a altas temperaturas, probablemente porque permiten a produción da coñecida hormona de crecemento auxina. Os investigadores publicaron este descubrimento en The Plant Journal.
Nova vía para a adaptación a alta temperatura
A publicación dos resultados de Heatin coincide con outra publicación, hoxe en Nature Communications. Esa investigación foi dirixida por científicos do instituto VIB en Bélxica, con Van Zanten tamén implicado. O equipo descubriu unha proteína previamente non descrita que regula a forma na que as plantas se adaptan a un ambiente máis cálido. A proteína recibiu o nome de MAP4K4 / TOT3, sendo TOT o obxectivo de temperatura.
Curiosamente, o proceso impulsado por TOT3 é en gran parte independente de todas as outras vías de sinalización que ata agora os biólogos relacionaron coa adaptación ao calor nas plantas. Ademais, as adaptacións por TOT3 non parecen depender da cantidade e composición de luz que brilla nunha planta.
Van Zanten: "Hai unha gran superposición nos mecanismos moleculares polos cales as plantas adaptan o crecemento á composición da luz cambiante e á alta temperatura. Con TOT3, agora temos un factor a man co que podemos controlar o crecemento a altas temperaturas, sen interferir na forma en que a planta trata a luz ".
Aplicacións amplas
"O que o fai aínda máis interesante", di Van Zanten, "é que TOT3 desempeña un papel similar na adaptación ao crecemento a alta temperatura tanto no berro de ballena como no trigo. Estas dúas especies están xeneticamente bastante separadas entre si. Así, iso ofrece un gran potencial para aplicacións amplas ".
Alternativa aos inhibidores do crecemento
En definitiva, os descubrimentos de TOT3 e o papel das nitrilases poden axudar a seguir cultivando suficientes cultivos, incluso cando as temperaturas aumentan debido ao cambio climático. Os descubrimentos tamén ofrecen oportunidades para desenvolver alternativas aos produtos químicos que agora se usan a miúdo para inhibir o crecemento das plantas. Como exemplo, Van Zanten menciona as flores cortadas, que responden moi fortemente ás flutuacións de temperatura. Na floricultura, polo tanto, utilízanse moitos inhibidores do crecemento para manter as plantas agradables e compactas.
"No momento en que compras tulipas, por exemplo, aínda teñen un bo talo curto", di Van Zanten. "Pero despois duns días na túa casa, comezan a colgar sobre o bordo do vaso. As temperaturas interiores máis altas provocan que as plantas se estiren, levándoas a coxear e dobrarse. Agardamos que o novo coñecemento contribúa á selección de novas variedades de flores que se estenden menos a altas temperaturas. Deste xeito, podemos reducir o uso de inhibidores de crecemento nocivos ".
Para máis información:
Universidade de Utrecht
www.uu.nl