As plantas utilizam os seus relógios circadianos para regular a resposta às mudanças na água e salinidade e, assim, lidar com situações extremas, de acordo com um estudo que aponta uma nova forma de criar culturas resistentes à seca.

O estudo, realizado pela Keck School of Medicine da University of Southern California (USC), foi publicado esta segunda-feira na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (Pnas).

As alterações climáticas estão a afetar o desempenho agrícola e, no futuro, podem ameaçar o abastecimento alimentar global, razão pela qual a conceção de culturas mais resistentes à seca ou à salinidade do solo tornou-se uma necessidade urgente.

Os investigadores descobriram que as plantas utilizam os seus relógios circadianos para responder às mudanças externas na água e no sal ao longo do dia e que esse mesmo circuito — controlado por uma proteína conhecida como ABF3 — também ajuda as plantas a adaptarem-se a condições extremas como a seca.

“As plantas ficam presas num lugar. Elas não podem correr e beber água. Não podem mover-se para a sombra quando querem ou para longe de um solo excessivamente salgado. É por isso que elas evoluíram para utilizar os seus relógios circadianos para medir e se adaptar perfeitamente ao seu ambiente”, explicou o autor principal do estudo, Steve A. Kay, professor de Neurologia, Engenharia Biomédica e Biologia Computacional Quantitativa na Keck School of Medicine.

A investigação analisou o papel das proteínas do relógio circadiano em plantas e animais que regulam as mudanças biológicas durante o dia e podem fornecer uma solução inteligente para a engenharia agrícola.

Criar plantas resistentes à seca é difícil, porque as plantas respondem ao stresse retardando o seu próprio crescimento, o que resulta em produções fracas.

Estudos anteriores mostraram que as proteínas do relógio regulam cerca de 90% dos genes das plantas e são críticas para as suas respostas à temperatura, intensidade da luz e duração do dia, incluindo mudanças sazonais que determinam quando florescem.

Mas até que ponto as proteínas do relógio controlam a forma como as plantas lidam com as mudanças nos níveis de água e salinidade do solo? Para analisá-la, Kay e a sua equipa estudaram a Arabidopsis, uma planta amplamente utilizada em investigações por ser pequena, ter um ciclo de vida rápido, um genoma relativamente simples e partilhar características e genes com muitas culturas agrícolas.

Os cientistas criaram uma biblioteca de mais de 2.000 fatores de transcrição de Arabidopsis (as proteínas que controlam a expressão genética em diferentes circunstâncias) e então procuraram associações.

“Tivemos uma grande surpresa: muitos dos genes regulados pelo relógio estavam relacionados com respostas à seca“, frisou Kay, acrescentando que são “particularmente aqueles que controlam a hormona ácido abcísico, um tipo de hormona do stresse que as plantas produzem quando os níveis de água estão muito altos ou muito baixos”.

A análise revelou que os níveis de ácido abcísico são controlados por proteínas do relógio, bem como pelo fator de transcrição ABF3, no que Kay chama de “ciclo de feedback homeostático”.

Durante o dia, as proteínas do relógio regulam o ABF3 para ajudar as plantas a responder às mudanças nos níveis de água, e então o ABF3 devolve a informação às proteínas do relógio para manter a resposta ao stresse sob controlo, um ciclo que ajuda as plantas a adaptarem-se quando as condições se tornam extremas, como uma seca.

Os dados genéticos também revelaram um processo semelhante para gerir as mudanças nos níveis de salinidade do solo.

“O que há de realmente especial neste circuito é que ele permite que a planta responda ao stresse externo, mantendo a sua resposta ao stresse sob controlo, para que possa continuar a crescer e desenvolver-se”, explicou Kay.