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Uma nova compreensão da resposta aos nutrientes das plantas pode melhorar as estratégias de gestão de fertilizantes
Um novo trabalho revela as respostas de nutrientes complexas e interdependentes que sustentam um estado potencialmente mortal de baixa clorofila chamado clorose, associado a uma aparência amarela anêmica
Por Carnegie Institution for Science - 10/12/2021


Concepção do artista ilustrando como a atividade fotossintética é controlada pelas respostas nutricionais interdependentes de uma planta. Crédito: Arte criada por Sue Rhee usando Wombo.art.

Verde é uma cor quase universalmente associada às plantas - por um bom motivo. O pigmento verde clorofila é essencial para a capacidade das plantas de gerar alimentos; mas o que acontece se eles não tiverem o suficiente?

Um novo trabalho da Carnegie, da Michigan State University e do National Research Institute for Agriculture, Food and Environment da França, revela as respostas de nutrientes complexas e interdependentes que sustentam um estado potencialmente mortal de baixa clorofila chamado clorose, associado a uma aparência amarela anêmica. Suas descobertas, publicadas pela Nature Communications , podem levar a práticas agrícolas mais ecológicas - usando menos fertilizantes e menos recursos hídricos.

A fotossíntese é o processo bioquímico complexo pelo qual as células vegetais convertem a energia do Sol em energia química, que então é usada para fixar o dióxido de carbono da atmosfera em moléculas de açúcar. Ocorre dentro de organelas de células vegetais altamente especializadas chamadas cloroplastos.

Os nutrientes se acumulam nos cloroplastos e são essenciais para seu funcionamento ideal. A equipe de pesquisa - liderada por Hatem Rouached da MSU e incluindo Sue Rhee da Carnegie, Hye-In Nam, Yanniv Dorone, Sophie Clowez e Kangmei Zhao - mostrou que um equilíbrio de ferro e fósforo é necessário para prevenir a clorose. O projeto foi iniciado quando Rouached era um pesquisador visitante da Carnegie da França, o que foi possível em parte pelo apoio generoso de Brigitte Berthelemot para promover a colaboração franco-americana em pesquisas.

"Por muito tempo, os especialistas pensaram que o baixo teor de ferro é a única causa da clorose e os agricultores frequentemente aplicam o ferro para combater o amarelecimento das folhas", explicou Rhee. "Mas um trabalho recente mostrou que outros nutrientes desempenham um papel em provocar essa reação anêmica."

Para entender melhor o que torna as folhas cloróticas, os pesquisadores decidiram examinar a resposta a vários nutrientes em conjunto, em vez de um por um.

Eles descobriram que as plantas com clorose induzida pela deficiência de ferro amarelariam e a atividade fotossintética seria afetada, como esperado. No entanto, quando o fósforo nutriente também foi removido, as folhas da planta começaram a acumular clorofila e ficaram verdes novamente.

A explicação para essa resposta inesperada está na sinalização entre o cloroplasto, onde ocorre a fotossíntese, e o núcleo da célula, onde está armazenado seu código genético.

Análises interdisciplinares indicaram que a capacidade do núcleo de regular a expressão gênica em resposta ao baixo teor de ferro depende da disponibilidade de fósforo. Esse tipo de camadas complexas de respostas de nutrientes mostra que ainda há muito a aprender sobre esses canais de comunicação entre essas duas organelas vegetais cruciais.

As descobertas da equipe podem ter implicações para a resiliência em safras de alimentos - especialmente cruciais em um clima em mudança.

 “Precisamos repensar a gestão de fertilizantes, por exemplo”, concluiu Rouached. "Se tomarmos medidas que não considerem como os nutrientes interagem uns com os outros, potencialmente criaremos condições que farão as plantas falharem. É fundamental que corrijamos esse pensamento avançando para o benefício da produção de alimentos em todo o mundo."

 

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