Algumas plantas podem sobreviver meses sem água, apenas para ficarem verdes novamente após uma breve chuva. Um estudo recente realizado pelas Universidades de Bonn e Michigan mostra que isso não se deve a um “gene milagroso”. Pelo contrário, esta capacidade é consequência de toda uma rede de genes, quase todos também presentes em variedades mais vulneráveis. Os resultados já apareceram online em The Plant Journal.
Em seu estudo, os pesquisadores examinaram de perto uma espécie que há muito é estudada na Universidade de Bonn – a planta da ressurreição Craterostigma plantagineum. Tem o seu nome com razão: em tempos de seca, pode-se pensar que está morto. Mas mesmo depois de meses de seca, um pouco de água é suficiente para reanimá-la. “Em nosso instituto, há muitos anos estudamos como a planta faz isso”, explica a Profa. Dorothea Bartels, do Instituto de Fisiologia Molecular e Biotecnologia de Plantas (IMBIO) da Universidade de Bonn.
Seus interesses incluem o genes que são responsáveis pela tolerância à seca. Tornou-se cada vez mais claro que esta capacidade não é o resultado de um único “gene milagroso”. Em vez disso, estão envolvidos muitos genes, muitos dos quais também encontrados em espécies que não lidam tão bem com a seca.
A planta possui oito cópias de cada cromossomo
No presente estudo, a equipe de Bartel, em conjunto com pesquisadores da Universidade de Michigan (EUA), analisou o genoma completo do Craterostigma plantagineum. E isso é bastante complexo: embora a maioria dos animais tenha duas cópias de cada cromossomo – uma da mãe, uma do pai – o Craterostigma tem oito. Esse genoma “óctuplo” também é chamado de octoplóide. Nós, humanos, em contraste, somos diplóides.
“Tal multiplicação de informação genética pode ser observada em muitos plantas que evoluíram sob condições extremas”, diz Bartels. Mas por que isso acontece? Uma razão provável: se um gene estiver presente em oito cópias em vez de duas, ele poderá, em princípio, ser lido quatro vezes mais rápido. Um genoma octoplóide pode, portanto, permitir que grandes quantidades de uma proteína necessária sejam produzidas muito rapidamente. Esta capacidade também parece ser importante para o desenvolvimento de tolerância à seca.
No Craterostigma, alguns genes associados à maior tolerância à seca são ainda mais replicados. Estas incluem as chamadas ELIPs – o acrónimo significa “proteínas induzíveis pela luz precoce”, uma vez que são rapidamente activadas pela luz e protegem contra o stress oxidativo. Eles ocorrem em grande número de cópias em todas as espécies tolerantes à seca.
“O Craterostigma tem cerca de 200 genes ELIP que são quase idênticos e estão localizados em grandes grupos de dez ou vinte cópias em cromossomos diferentes”, explica Bartels. As plantas tolerantes à seca podem, portanto, presumivelmente recorrer a uma extensa rede de genes que podem rapidamente regular positivamente em caso de seca.
As espécies sensíveis à seca geralmente têm os mesmos genes – embora em números de cópias mais baixos. Isto também não é surpreendente: as sementes e o pólen da maioria das plantas ainda conseguem germinar após longos períodos sem água. Portanto, eles também têm um programa genético para proteção contra a seca. “No entanto, esse programa normalmente é desligado na germinação e não pode ser reativado posteriormente”, explica o botânico. “Nas plantas de ressurreição, ao contrário, ele permanece ativo.”
A maioria das espécies 'pode fazer' tolerância à seca
A tolerância à seca, então, é algo que a grande maioria das plantas “pode fazer”. Os genes que conferem esta capacidade provavelmente surgiram muito cedo no curso da evolução. Contudo, estas redes são mais eficientes em espécies tolerantes à seca e, além disso, não estão activas apenas em determinadas fases do ciclo de vida.
Dito isto, nem todas as células do Craterostigma plantagineum têm o mesmo “programa de seca”. Isto foi demonstrado por pesquisadores da Universidade de Düsseldorf, que também estiveram envolvidos no estudo. Por exemplo, diferentes genes da rede de seca estão ativos nas raízes durante a dessecação do que nas folhas. Esta descoberta não é inesperada: as folhas, por exemplo, precisam de se proteger contra os efeitos nocivos do sol. Eles são ajudados nisso pelos ELIPs, por exemplo. Com umidade suficiente, a planta forma pigmentos fotossintéticos que absorvem pelo menos parcialmente a radiação. Esta protecção natural falha em grande parte durante a seca. As raízes, por outro lado, não precisam se preocupar com queimaduras solares.
O estudo melhora a compreensão de por que alguns espécies sofrem tão pouco com a seca. A longo prazo, poderia, portanto, contribuir para a criação de culturas como o trigo ou o milho, que suportam melhor seca. Em tempos de alterações climáticas, é provável que estes sejam mais procurados do que nunca no futuro.