Dado que se espera que as alterações climáticas conduzam a períodos de seca mais frequentes, os investigadores trabalham cada vez mais para fazer descobertas que possam ajudar as plantas a adaptarem-se ao stress hídrico prolongado.
Pesquisadores do Boyce Thompson Institute e da Cornell University concluíram o primeiro estudo para fornecer um quadro abrangente das mudanças na expressão genética em resposta ao estresse hídrico em uma fruta – o tomate, Solanum lycopersicum – identificando genes que poderiam ajudar os criadores de plantas a desenvolver frutas que possam lidar com condições de seca.
Publicado na edição de dezembro da Fisiologia vegetal, o trabalho foi liderado pela equipe de pesquisa de Carmen Catalá, professora assistente do BTI e pesquisadora associada sênior na Escola de Ciência Integrativa de Plantas (SIPS) de Cornell. Os pesquisadores colaboradores incluem Jocelyn Rose, professora do SIPS, e os professores do BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei e Lukas Mueller, que também são professores adjuntos do SIPS.
“Identificamos uma série de genes que estão envolvidos na resposta ao estresse hídrico no tomate”, disse Catalá. “Podemos agora começar a selecionar genes candidatos que possam ajudar os criadores a desenvolver frutas que possam se adaptar às condições de seca, e não apenas tomates, mas também uvas, maçãs e frutas carnudas em geral. Essa é uma aplicação potencial de longo prazo desses dados.”
Os pesquisadores analisaram a expressão gênica em folhas de tomate e seis órgãos frutíferos (pericarpo, placenta, septo, columela, geleia e sementes) em dois momentos diferentes (frutos em crescimento e maduros) e sob quatro condições diferentes de estresse hídrico (nenhum, leve, intermediário e forte).
Os pesquisadores descobriram que cada um dos tecidos dos órgãos frutíferos mudou de maneira única ao longo do tempo.
“Menos de 1% dos genes expressos que foram afetados pelo estresse hídrico foram compartilhados entre todos os seis tecidos frutíferos, e mais de 50% dos genes afetados eram específicos de um único tecido”, disse Catala.
Em contraste com os efeitos negativos da seca, que desencadeiam distúrbios fisiológicos e perda de frutos, existem alguns efeitos positivos associados à seca – pelo menos com a seca moderada.
Por exemplo, os pesquisadores descobriram que o estresse hídrico aumenta a quantidade de licopeno nas frutas maduras. O licopeno é um antioxidante que tem benefícios documentados para a saúde. Frutas com estresse hídrico também apresentaram níveis mais elevados de biossíntese de amido, o que poderia produzir tomates mais doces.
Os pesquisadores também descobriram que poderiam “treinar” os tomates para serem mais resistentes a futuras secas hídricas.
“Quando semeámos as sementes das plantas tratadas, descobrimos que as plântulas de tomates stressados apresentaram uma melhor recuperação do stress hídrico em comparação com as plântulas de tomates de controlo”, disse Philippe Nicolas, cientista de pós-doutoramento no laboratório de Catalá e primeiro autor do artigo.
Nicolas disse que identificaram vários genes cuja expressão é induzida pelo estresse hídrico em sementes maduras, que poderiam desempenhar papéis importantes na concessão de tolerância ao estresse hídrico à próxima geração de plantas.
O estudo foi desafiador em alguns aspectos porque os pesquisadores estavam analisando frutas. A maioria dos estudos sobre as respostas das plantas ao estresse hídrico examina as raízes e folhas das mudas porque são relativamente fáceis de estudar.
“É relativamente fácil estressar as mudas, mas se você estressar demais as plantas elas não florescerão e não darão frutos”, disse Catalá. “Além disso, quando você quer estudar frutas, você deve cultivar plantas adultas, o que exige mais tempo, espaço e recursos gerais.”