As plantas são organismos incríveis que podem converter energia luminosa em energia química através da fotossíntese.
Mas o que acontece quando os dias ficam mais curtos e a luz solar escasseia? Como é que as plantas se adaptam às mudanças das estações e mantêm o seu crescimento e sobrevivência?
Cientistas da Universidade Estadual de Michigan descobriram alguns dos segredos que as plantas usam para lidar com dias mais curtos e menos luz solar.
As plantas aumentam sua eficiência fotossintética e reduzem sua taxa de respiração
Os pesquisadores estudaram uma planta chamada Camelina sativauma cultura modelo de oleaginosa, utilizando técnicas de espectrometria de massa e metabolômica.
Eles compararam o crescimento e o metabolismo de plantas cultivadas em condições de dias longos (16 horas de luz e 8 horas de escuro) e em condições de dias curtos (8 horas de luz e 16 horas de escuro).
Eles descobriram que as plantas de dias curtos tinham uma taxa fotossintética mais alta e uma taxa respiratória mais baixa do que as plantas de dias longos.
Isso significa que as plantas de dias curtos conseguiram captar mais energia luminosa e utilizá-la menos para sua própria manutenção.
Eles também investiram mais energia nos brotos, onde ocorre a fotossíntese, e menos nas raízes, onde ocorre a respiração.
Os pesquisadores explicaram que este é um mecanismo adaptativo que as plantas desenvolveram para lidar com dias mais curtos e menos luz solar.
Ao aumentar a sua eficiência fotossintética e reduzir a sua taxa de respiração, as plantas podem otimizar o seu equilíbrio energético e evitar a falta de carbono durante a noite mais longa.
As plantas armazenam mais açúcar na forma de amido e retardam a troca de metabólitos
Outra forma de as plantas lidarem com dias mais curtos e menos luz solar é armazenar mais açúcar na forma de amido durante o dia e utilizá-lo como fonte de energia durante a noite.
Os pesquisadores descobriram que as plantas de dias curtos tinham níveis mais elevados de amido nas folhas do que as plantas de dias longos.
O amido é um carboidrato complexo que pode ser decomposto em açúcares simples quando necessário. Ao armazenar mais amido, as plantas podem garantir que terão energia suficiente para sustentar o seu crescimento e metabolismo durante o período escuro.
Os investigadores também descobriram que as plantas de dias curtos tinham níveis mais baixos de metabolitos nos seus vacúolos do que as plantas de dias longos.
Os vacúolos são grandes compartimentos nas células vegetais que armazenam várias substâncias, como açúcares, aminoácidos, ácidos orgânicos e íons.
A troca de metabólitos entre os vacúolos e outros compartimentos celulares é regulada por transportadores, que são proteínas que movem substâncias através das membranas.
Os pesquisadores sugeriram que, ao desacelerar a troca de metabólitos, as plantas podem manter o equilíbrio de carbono e prevenir o acúmulo de compostos tóxicos durante a noite.
Implicações para a melhoria das culturas e as alterações climáticas
As conclusões do estudo revelam alguns dos sistemas intrincados e afinados que as plantas têm de lidar com diferentes durações do dia, o que poderia ajudar a desenvolver novas variedades de culturas que possam crescer numa gama mais ampla de climas.
Por exemplo, ao manipular os genes que controlam a taxa fotossintética, a taxa respiratória, a síntese de amido e o transporte de metabólitos, pode ser possível criar plantas que possam produzir mais biomassa e óleo sob diferentes condições de luz.
O estudo também tem implicações para a compreensão de como as plantas responderão às mudanças climáticas, que deverão afetar a duração e a intensidade da luz do dia em diferentes regiões do mundo.
Ao estudar como as plantas se adaptam a dias mais curtos e a menos luz solar, os investigadores esperam obter conhecimentos sobre como as plantas irão lidar com as mudanças ambientais e como mitigar os impactos negativos das alterações climáticas na produtividade das plantas e na segurança alimentar.
O estudo foi publicado na revista Plant Physiology e foi liderado por Tom Sharkey, ilustre professor universitário do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, e Yair Shachar-Hill, professor do Departamento de Biologia Vegetal da Michigan State University.
A pesquisa foi apoiada pelo Departamento de Energia dos EUA e pela National Science Foundation.
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