Código Secreto da Natureza: Como as plantas ‘falam’ através do ar

Os cientistas visualizaram como as plantas comunicam através de compostos orgânicos voláteis (COV) quando estão sob ameaça, um fenómeno identificado pela primeira vez em 1983. A equipe descobriu que as plantas interpretam estes COV como sinais de perigo, provocando uma resposta defensiva. Utilizando equipamentos inovadores e técnicas de imagem, eles identificaram os COV específicos responsáveis e as células das plantas que reagem primeiro. A sua investigação oferece insights profundos sobre os intrincados mecanismos de comunicação das plantas e a sua resiliência face a danos potenciais.

DOI: 10.1038/s41467-023-41589-9
Credibilidade: 999
#Plantas

Pesquisadores visualizaram a comunicação entre plantas por meio de compostos transportados pelo ar, identificando os sinais específicos e as respostas celulares que ativam as defesas das plantas contra ameaças.

Comunicação Aérea entre Plantas

As plantas emitem compostos orgânicos voláteis (COV) na atmosfera após danos mecânicos ou ataques de insetos. As plantas vizinhas não danificadas percebem os COV liberados como sinais de perigo para ativar respostas de defesa contra ameaças futuras (Figura 1). Este fenómeno de comunicação aérea entre plantas através de COV foi documentado pela primeira vez em 1983 e desde então tem sido observado em mais de 30 espécies de plantas diferentes. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes à percepção de COV à indução de defesa permanecem obscuros.

Figura 1: As plantas liberam COVs na atmosfera quando danificadas por insetos. As plantas vizinhas intactas detectam COVs e ativam respostas de defesa preventivas contra os insetos. Crédito: Masatsugu Toyota/Universidade Saitama

Visualização inovadora de conversas sobre plantas

A equipe, liderada pelo professor Masatsugu Toyota (Universidade de Saitama, Japão), visualizou as comunicações planta-planta via VOCs em tempo real e revelou como os VOCs são absorvidos pelas plantas, iniciando respostas de defesa dependentes de Ca²⁺ contra ameaças futuras.

Esta pesquisa inovadora foi publicada na revista Nature Communications em 17 de outubro de 2023. Yuri Aratani e Takuya Uemura lideraram o trabalho como Ph.D. estudante e pesquisador de pós-doutorado, respectivamente, no laboratório da Toyota e colaborou com o professor Kenji Matsui na Universidade de Yamaguchi, no Japão.

Vídeo 2: Sinais de Ca²⁺ foram induzidos por COVs liberados de plantas esmagadas manualmente. Crédito: Masatsugu Toyota/Universidade Saitama

A exposição de Arabidopsis a Z-3-HAL e E-2-HAL resultou na regulação positiva de genes relacionados à defesa. Para compreender a relação entre os sinais de Ca²⁺ e as respostas de defesa, eles trataram Arabidopsis com o inibidor do canal de Ca²⁺, LaCl3, e o agente quelante de Ca²⁺, EGTA. Esses produtos químicos suprimiram tanto os sinais de Ca²⁺ quanto a indução de genes relacionados à defesa, fornecendo evidências de que Arabidopsis percebe GLVs e ativa respostas de defesa de maneira dependente de Ca²⁺.

Figura 3: Sinais de Ca²⁺ induzidos por Z-3-HAL transportados por via aérea (linha tracejada laranja) (pontas de setas amarelas, 120 e 370 s) em folhas de Arabidopsis. Crédito: Masatsugu Toyota/Universidade Saitama

Células de guarda: porta de entrada das plantas para a consciência

Eles também identificaram quais células específicas exibiam os sinais de Ca²⁺ em resposta aos GLVs através da engenharia de plantas transgênicas que expressam os sensores de proteínas fluorescentes exclusivamente em células de guarda, mesofilo ou epidérmicas. Após a exposição ao Z-3-HAL, os sinais de Ca²⁺ foram gerados nas células guarda dentro de aproximadamente 1 minuto e depois nas células do mesofilo, enquanto as células epidérmicas geraram sinais de Ca²⁺ mais lentamente (Vídeo 4). As células guarda são células em forma de feijão nas superfícies das plantas e formam estômatos, pequenos poros que conectam os tecidos internos e a atmosfera.

Vídeo 4: Sinais de Ca²⁺ induzidos por Z-3-HAL transportados pelo ar em guarda (vídeo esquerdo), mesofilo (vídeo central) e depois células epidérmicas (vídeo direito) em folhas de Arabidopsis. Crédito: Masatsugu Toyota/Universidade Saitama

Esta investigação pioneira não só aprofunda o nosso apreço pelo surpreendente mundo das plantas, mas também sublinha as formas notáveis como a natureza as equipou para prosperar e adaptar-se face à adversidade. As implicações profundas destas descobertas ressoam muito além dos limites da ciência das plantas, oferecendo um vislumbre da intrincada tapeçaria da vida na Terra.

Publicado em 23/10/2023 08h35

Artigo original:

https://scitechdaily.com/natures-secret-code-how-plants-talk-through-the-air/

Estudo original:

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41589-9