Estudo revela que uma planta resistente à seca é promissora para a futura produção de alimentos
Pela primeira vez, os investigadores demonstraram numa planta intacta um processo há muito contestado que permite a algumas plantas recuperar de uma seca prolongada. A equipa de cientistas da Universidade Estatal do Colorado, da Universidade do Colorado e do Departamento de Agricultura dos EUA afirma que a compreensão desta caraterística especial pode melhorar a produtividade agrícola e a segurança alimentar.
Sean Gleason, cientista do Serviço de Investigação Agrícola do USDA, utiliza um scanner de micro-CT num laboratório da Universidade do Estado do Colorado para estudar plantas. A máquina permite a Gleason e aos seus colaboradores da CSU visualizar os processos internos das plantas de forma não destrutiva
John Eisele/Colorado State University
A seca custa aos Estados Unidos milhares de milhões em perdas agrícolas e aumento da irrigação. A perda de produtividade diminui a disponibilidade de alimentos e aumenta os preços para os consumidores.
Quando uma planta seca, o seu sistema de transporte de água é afetado pela formação de bolhas de gás, ou embolias, nos tecidos de transporte de água da planta - o xilema. Dependendo da extensão da embolia, algumas plantas nunca recuperam.
Para recuperar, as bolhas de gás devem ser removidas e o fluxo de água deve ser restaurado através de um processo chamado "refilling". Os cientistas de plantas têm-se dividido quanto ao facto de o reenchimento ocorrer. A maior parte das provas a favor da recarga baseia-se em métodos de estudo destrutivos, em que uma planta é cortada e a água é forçada a entrar no tecido a uma pressão superior à existente na natureza.
Os investigadores da CSU, CU e USDA afirmaram que o corte das plantas cria "artefactos", ou subprodutos do método de estudo, que neste caso poderiam causar embolias e levar a resultados imprecisos. Em vez disso, utilizaram um scanner micro-CT, uma máquina de raios X especializada, para observar os processos internos das plantas tal como ocorrem na natureza.
O seu estudo, publicado na capa da edição de abril da revista Proceedings of the National Academy of Sciences, revelou uma inversão completa da embolia e uma recuperação total num tipo de erva selvagem nas 24 horas seguintes à rega.
"Esta é a primeira prova convincente da reversão, ou reenchimento, de uma embolia numa espécie de planta vascular, com a planta a recuperar totalmente a sua funcionalidade", afirmou Sean Gleason, investigador do Serviço de Investigação Agrícola do USDA, afiliado da CSU e coautor do estudo.
Os investigadores começaram a procurar outras plantas com esta caraterística para identificar o mecanismo genético que lhe está subjacente. Uma vez identificado o mecanismo, este poderia ser potencialmente introduzido nas culturas, tornando-as mais resistentes à seca.
"Se uma planta consegue recuperar rapidamente da seca através do reenchimento, então poderá ser possível recuperar algumas perdas durante um ano de seca", disse o coautor Troy Ocheltree, professor associado da CSU no Warner College of Natural Resources. "Se as plantas puderem recarregar, isso pode permitir flexibilidade na quantidade e no momento da irrigação, embora seja necessário trabalho adicional para identificar como o recarregamento afetaria o uso da água da colheita.
Objeto de estudo por acaso
A embolia ocorre em todas as plantas vasculares, e estudos anteriores descobriram que a embolia não pode ser revertida em algumas plantas, embora elas possam continuar a funcionar com capacidade reduzida quando a água é restaurada.
Para este estudo, o autor principal Jared Stewart, um investigador de pós-doutoramento da CSU, CU e USDA ARS, o então estudante de mestrado da CSU Brendan Allen e a então estudante de doutoramento da CU Stephanie Polutchko examinaram uma erva que tinha crescido num parque de estacionamento para ver se seria uma boa candidata para a sua experiência. A relva estava a prosperar nas fendas do asfalto quente e seco, pelo que pensaram que poderia ser resistente à seca.
De facto, apesar do seu aspeto morto e de até 88% de tecido xilémico embolizado após um período prolongado sem água, o sistema de transporte de água da erva recuperou literalmente de um dia para o outro.
Até à data, esta é a única espécie conhecida que se reabastece, mas os investigadores pensam que é provável que existam outras com esta caraterística.
"Não sabemos até que ponto isto é comum", disse Ocheltree. "Mas o facto de termos encontrado uma planta no parque de estacionamento que se reabastece faz-me pensar que provavelmente há outras por aí que também se reabastecem. Isso muda a nossa mentalidade".
Parcerias e equipamentos essenciais
O estudo foi facilitado por uma parceria com a Faculdade de Medicina Veterinária e Ciências Biomédicas da CSU, que possui um scanner de micro-CT para pequenos animais. Esta máquina especializada emite menos radiação do que muitos scanners de TAC, permitindo exames repetidos sem prejudicar os sujeitos.
Gleason disse que o apoio da equipa do laboratório e da investigadora principal, a Professora Nicole Ehrhart, diretora do Centro de Envelhecimento Saudável e do Laboratório de Oncologia Musculoesquelética Comparada e Traumatologia da CSU, foi essencial para o estudo. Laura Chubb, uma técnica de laboratório, ajudou a equipa a digitalizar as plantas inicialmente e depois treinou Gleason para utilizar a máquina.
"A resiliência desta humilde erva - reavivando o seu sistema vascular de um dia para o outro - foi surpreendente e profundamente convincente", afirmou Ehrhart. "Colaborações como esta recordam-nos o quão poderoso pode ser quando as ferramentas desenvolvidas para a investigação biomédica são aplicadas de novas formas para responder a questões fundamentais sobre a vida. Ficámos entusiasmados por contribuir para uma ciência tão impactante".
"O Dr. Ehrhart e a Laura tornaram este estudo possível com a sua generosa oferta para nos ajudar com os exames e permitir-nos utilizar o seu laboratório de micro-CT", afirmou Gleason. "Sem eles, não teríamos sido capazes de fazer esta investigação."
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