O fósforo é um mineral natural essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, e espera-se que as reservas de fósforo de grau agrícola da Terra se esgotem em 50 a 100 anos. Uma nova descoberta de pesquisadores da Michigan State University e da Carnegie Institution for Science está mudando sua compreensão da toxicidade do ferro em plantas causada por baixos níveis de fósforo.

"Uma vez que o suprimento mundial se esgota, não podemos produzir mais fósforo ", disse Hatem Rouached, professor assistente da Faculdade de Agricultura e Recursos Naturais da MSU e membro do Plant Resilience Institute. "Idealmente, gostaríamos de poder usar menos fósforo no solo para cultivar plantas."

As plantas absorvem o fósforo do solo. Quando o solo não contém fósforo suficiente, as plantas absorvem mais ferro do solo, que se torna tóxico em níveis elevados. Pesquisas anteriores apoiaram a ideia de que a toxicidade do ferro fazia com que as raízes de uma planta parassem de crescer. Agora, pela primeira vez, pesquisadores da MSU e da Carnegie Institution for Science encontraram evidências de que as raízes das plantas param de crescer cedo, sem qualquer evidência de ferro. Isso muda a maneira como os pesquisadores encaram esse problema.

"Se a toxicidade do ferro é a causa, então por que a raiz para de crescer antes que o ferro se acumule nas raízes?" disse Seung Yon "Sue" Rhee, novo diretor do Plant Resilience Institute da MSU na Faculdade de Ciências Naturais e professor da MSU Research Foundation, atualmente no Carnegie Institution for Science. "Sabíamos que devia haver algo mais acontecendo."

Usando modelos computacionais para construir redes reguladoras de genes, Rouached, Rhee e sua equipe isolaram um gene específico chamado Arabidopsis root-specific kinase 1 que regula o alvo da rapamicina, ou complexo TOR, que é o principal regulador do desenvolvimento em plantas, fungos e animais. Quando uma planta está carente de fósforo, o gene regula negativamente o complexo TOR, que envia um sinal para a raiz da planta parar de crescer.

"Esta é a primeira vez que alguém ligou um sinal de deficiência de fósforo a uma TOR quinase em plantas vasculares ", disse Rhee.

Os pesquisadores registraram uma patente desse processo e planejam explorar outras aplicações desse gene.

"Acreditamos que este é um divisor de águas no campo da nutrição mineral de plantas", disse Rouached. "Queremos plantas de engenharia cujas raízes continuarão a crescer apesar da limitação de fósforo."

A pesquisa foi publicada na revista Current Biology .