O clima quente enfraquece o sistema imunológico da planta, segundo estudo

Existe incerteza entre os cientistas de todo o mundo sobre por que as defesas das plantas contra patógenos desaparecem com o aumento das temperaturas. No entanto, a cura pode estar na genética.

Outubro 12, 2022
Por Costas Vasilopoulos

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Os cientistas há muito tentam entender por que as plantas se tornam mais vulneráveis ​​a doenças quando as temperaturas aumentam.

Enquanto pesquisas relevantes estão em andamento, um grupo de pesquisadores de universidades de todo o mundo buscou maneiras de restaurar a capacidade das plantas de se defender contra patógenos em climas quentes.

À medida que as mudanças climáticas se aceleram, estaremos sob pressão para aprender coisas no laboratório e movê-las para o campo mais rapidamente. Não vejo como faremos isso sem mais aceitação de plantas geneticamente modificadas.- Marc Nishimura, pesquisador de imunidade de plantas, Colorado State University

"As plantas ficam muito mais infectadas em temperaturas quentes porque seu nível de imunidade basal está baixo”, disse Sheng-Yang He, biólogo de plantas da Duke University que liderou a equipe de pesquisa. "Então queríamos saber, como as plantas sentem o calor? E podemos realmente consertá-lo para tornar as plantas resistentes ao calor?”

A vida do estudo, publicado na Nature, com foco na Arabidopsis thaliana, uma erva daninha despretensiosa amplamente conhecida como agrião, considerado o 'rato de laboratório de plantas' por biólogos de plantas. Arabidopsis thaliana prospera em estradas, caminhos abertos e terrenos baldios e é usada em experimentos em todo o mundo devido ao seu ciclo de vida curto e genoma curto e fácil de modificar.

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Os cientistas disseram que o principal hormônio de defesa da Arabidopsis thaliana é o ácido salicílico, que é usado por muitas plantas, incluindo as principais culturas, para resistir a doenças. No entanto, a produção de ácido salicílico pode ser interrompida quando as temperaturas aumentam alguns graus.

"Condições climáticas extremas associado com das Alterações Climáticas afetam muitos aspectos da vida vegetal e animal, incluindo a resposta a doenças infecciosas”, escreveram os pesquisadores. "A produção de ácido salicílico, um hormônio central de defesa da planta, é particularmente vulnerável à supressão por curtos períodos de clima quente acima da faixa normal de temperatura de crescimento da planta por meio de um mecanismo desconhecido”.

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Após anos de trabalho de laboratório, os pesquisadores isolaram o gene CBP60g, que pode impedir a produção do hormônio ácido salicílico nas plantas quando as temperaturas aumentam, neutralizando seu mecanismo de defesa. A solução ignorou geneticamente o gene para restaurar a defesa da planta em temperaturas mais quentes.

"Este foi um esforço plurianual e multiinstitucional”, disse Christian Danve Castroverde, biólogo da Universidade Wilfrid Laurier, no Canadá, e coautor do estudo. Olive Oil Times.

"Em 2013, descobrimos que curtos períodos de alta temperatura impactam drasticamente as defesas hormonais das plantas Arabidopsis contra a infecção por uma bactéria chamada Pseudomonas syringae”, acrescentou. "Depois de vários anos, finalmente conseguimos identificar a base molecular de como a imunidade à Arabidopsis é suprimida por condições de temperatura quente”.

Os pesquisadores contornaram o gene no laboratório adicionando um 'promotor.' A sequência curta de DNA força o gene a transcrever (copiar a sequência de DNA em uma molécula de RNA), restaurando a capacidade de Arabidopsis thaliana de produzir o hormônio ácido salicílico.

"Incluindo o receptor de ácido salicílico e os genes biossintéticos, a expressão otimizada de CBP60g foi suficiente para restaurar amplamente a produção de ácido salicílico, a imunidade basal e a imunidade desencadeada por efetores na temperatura de crescimento elevada sem compensações significativas de crescimento”, escreveram os pesquisadores.

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A equipe começou a testar a modificação genética em culturas alimentares, como a colza. Eles também planejam experimentar mais culturas, incluindo trigo e batatas. No entanto, Castroverde disse que uma quantidade significativa de pesquisa de campo é necessária antes de aplicar a correção em larga escala.

"Muitas plantas têm genes semelhantes ao CBP60g, e muitas delas têm a capacidade de produzir ácido salicílico”, disse ele. "Parece que as plantas já têm uma arma em seu arsenal. Nosso desafio agora é apenas aproveitar esse poder. Em termos de aplicações agrícolas, acredito que temos que esperar até termos resultados bem-sucedidos em testes de campo.”

No entanto, a solução específica proposta pela equipe de pesquisa para restaurar o sistema imunológico da planta pressupõe que os consumidores estejam prontos para aceitar mais manipulação genética de seus alimentos.

"As mudança climática acelera, estaremos sob pressão para aprender coisas no laboratório e movê-las para o campo mais rapidamente”, disse Marc Nishimura, especialista em imunidade de plantas da Colorado State University, que não esteve envolvido na pesquisa. "Não consigo ver como vamos fazer isso sem mais aceitação de plantas geneticamente modificadas.”

Outro estudo publicado por pesquisadores da Universidade Chinesa de Hong Kong em junho alertou que o rendimento das colheitas pode diminuir em 20% globalmente até 2050 devido à poluição por ozônio e aos efeitos das mudanças climáticas

Apesar do sucesso em restaurar a defesa da Arabidopsis thaliana contra o calor, os pesquisadores enfatizaram o fato de que a lacuna na compreensão de como o aquecimento do clima influencia a eficácia do sistema imunológico da planta é "uma preocupação fundamental para a produtividade agrícola futura, preservação do ecossistema e o surgimento de novas pandemias de doenças de plantas”.

No entanto, eles acrescentaram que seus resultados apontam que as culturas se tornarão mais resistentes no futuro.

"Conseguimos tornar todo o sistema imunológico da planta mais robusto em temperaturas quentes”, disse He, biólogo de plantas de Duke. "Se isso também for verdade para as plantas cultivadas, é um grande negócio, porque temos uma arma muito poderosa”.



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