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Controle remoto para plantas
As plantas tem poros microscopicamente pequenos nasuperfÍcie das folhas, chamados esta´matos. Isso ajuda as plantas a regular o influxo de dia³xido de carbono para a fotossantese. Eles também evitam a perda de muita águae murchamento ...
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Universidade de Würzburg - 09/07/2021
Domanio paºblico
As plantas tem poros microscopicamente pequenos nasuperfÍcie das folhas, chamados esta´matos. Isso ajuda as plantas a regular o influxo de dia³xido de carbono para a fotossantese. Eles também evitam a perda de muita águae o murchamento durante a seca.
Os poros estoma¡ticos são circundados por duas células-guarda. Se a pressão interna dessas células cair, elas afrouxam e fecham o poro. Se a pressão aumentar, as células se separam e os poros se alargam.
Os movimentos estoma¡ticos são, portanto, regulados pelas células-guarda. As vias de sinalização nessas células são tão complexas que édifacil para os humanos intervir diretamente nelas. No entanto, pesquisadores da Julius-Maximilians-Universita¤t (JMU) Wa¼rzburg, na Baviera, Alemanha, encontraram uma maneira de controlar os movimentos dos esta´matos remotamente - usando pulsos de luz .
Proteanasensívela luz de algas usada
Os pesquisadores conseguiram fazer isso introduzindo um interruptorsensívela luz nas células-guarda das plantas de tabaco . Essa tecnologia foi adotada da optogenanãtica. Foi explorado com sucesso em células animais, mas a aplicação em células vegetais ainda estãoem sua infa¢ncia.
A equipe liderada pelo biofasico JMU e especialista em células de guarda, Professor Rainer Hedrich, descreve sua abordagem na revista Science Advances . Os pesquisadores da JMU Shouguang Huang (primeiro autor), Kai Konrad e Rob Roelfsema estiveram significativamente envolvidos.
"Canais de a¢nions de plantas são ativados durante o estresse; este processo édependente de ca¡lcio. Em um projeto optogenanãtico de acompanhamento, queremos usar canal-rodopsinas condutoras de ca¡lcio para permitir especificamente que o ca¡lcio flua para a canãlula das células-guarda por meio da exposição a luz e entender mecanismo de ativação do canal ania´nico em detalhes "
O grupo usou uma proteanasensívela luz da alga Guillardia theta como interruptor de luz, ou seja, o canal ania´nico ACR1 do grupo das rodopsinas canal. Em resposta aos pulsos de luz, o switch garante que o cloreto flua para fora das células de guarda e o pota¡ssio o siga. As células guarda perdem pressão interna, afrouxam e o poro fecha em 15 minutos. “O pulso de luz écomo um controle remoto para o movimento dos esta´matosâ€, diz Hedrich.
Hipa³tese do canal de a¢nions confirmada
"Ao expor o ACR1 a luz, criamos uma ponte na própria cadeia de sinalização da canãlula, provando assim a hipa³tese de que a abertura dos canais de a¢nions éessencial e suficiente para o fechamento estoma¡tico", diz Hedrich. A exposição a luz impediu quase completamente a transpiração das plantas.
Com esse conhecimento, agora épossível cultivar plantas com um número maior de canais ania´nicos nas células guarda . As plantas equipadas dessa maneira devem fechar seus esta´matos mais rapidamente em resposta a s ondas de calor que se aproximam e, assim, ser mais capazes de lidar com os períodos de seca.
"Canais de a¢nions de plantas são ativados durante o estresse; este processo édependente de ca¡lcio. Em um projeto optogenanãtico de acompanhamento, queremos usar canal-rodopsinas condutoras de ca¡lcio para permitir especificamente que o ca¡lcio flua para a canãlula das células-guarda por meio da exposição a luz e entender mecanismo de ativação do canal ania´nico em detalhes ", diz Hedrich.
A pesquisa cientafica ba¡sica também pode se beneficiar dos resultados de Wa¼rzburg: "Nossa nova ferramenta optogenanãtica tem um enorme potencial para pesquisa", diz o professor da JMU. "Com ele, podemos obter novos insights sobre como as plantas regulam seu consumo de águae como a fixação de dia³xido de carbono e os movimentos estoma¡ticos são acoplados."
