Como é a absorção de dióxido de carbono pelas plantas?

A absorção de dióxido de carbono pelas plantas quando a água é escassa, se dá com as plantas podendo fechar seus poros para evitar a perda de muita água.
Isso permite que elas sobrevivam a períodos mais longos de seca, mas com a maioria dos poros fechados, a absorção de dióxido de carbono também é limitada, o que prejudica o desempenho fotossintético e, portanto, o crescimento e o rendimento das plantas.

A planta realiza um ato de equilíbrio – navegando entre secar e morrer de fome em condições secas – através de uma elaborada rede de sensores.
Uma equipe internacional de cientistas de plantas liderada por Rainer Hedrich, um biofísico da Universidade Júlio Maximiliano (JMU) de Würzburg, na Bavária, Alemanha, já identificou esses sensores.
Os resultados foram publicados na revista Nature Plants .

Micro válvulas controlam a fotossíntese e o suprimento de água

Quando a luz é abundante, as plantas abrem os poros em suas folhas para absorver o dióxido de carbono (CO2 ), que posteriormente convertem em carboidratos em um processo chamado fotossíntese.
Ao mesmo tempo, cem vezes mais água escapa pelas micro válvulas do que o dióxido de carbono que entra.

Isso não é um problema quando há água suficiente disponível, mas quando os solos estão ressecados no meio do verão, a planta precisa mudar para o modo econômico para economizar água.
Então, as plantas só abrirão seus poros para realizar a fotossíntese durante o tempo necessário para sobreviver com dificuldade.
Abrir e fechar os poros é realizado através de células protetoras especializadas que cercam cada poro em pares.
As unidades compostas de poros e células de guarda são chamadas de estômatos.

As células de guarda possuem sensores para CO2 e ABA

As células guarda devem ser capazes de medir a fotossíntese e o suprimento de água para responder apropriadamente às mudanças nas condições ambientais.
Para isso, eles têm um receptor para medir a concentração de CO 2 no interior da folha.
Quando o valor de CO2 aumenta acentuadamente, isso é um sinal de que a fotossíntese não está funcionando idealmente.
Em seguida, os poros são fechados para evitar a evaporação desnecessária.
Uma vez que a concentração de CO2 tenha caído novamente, os poros reabrem.

O suprimento de água é medido através de um hormônio.
Quando a água é escassa, as plantas produzem ácido abscísico (ABA), um importante hormônio do estresse, e ajustam seu ciclo de controle de CO2 para o modo de economia de água.
Isto é conseguido através de células guardadas que são equipadas com receptores ABA.
Quando a concentração de hormônio na folha aumenta, os poros se fecham.

Analisando a rede CO2 – ABA

A equipe de pesquisa da JMU queria lançar luz sobre os componentes dos ciclos de controle da célula de guarda.
Para este propósito, eles expuseram espécies de Arabidopsis a níveis elevados de CO2 ou ABA.
Eles fizeram isso por várias horas para desencadear reações no nível dos genes.
Posteriormente, os estômatos foram isolados das folhas para analisar os respectivos perfis de expressão gênica das células guarda usando técnicas de bioinformática.
Para essa tarefa, a equipe contratou Tobias Müller e Marcus Dietrich, dois especialistas em bioinformática da Universidade de Würzburg.

Os dois especialistas descobriram que os padrões de expressão gênica diferiam significativamente em altas concentrações de CO2 ou ABA.
Além disso, eles notaram que o excesso de CO2 também fazia com que a expressão de alguns genes ABA mudasse.
Essas descobertas levaram os pesquisadores a examinar mais de perto a via de sinalização do ABA.
Eles estavam particularmente interessados ​​nos receptores ABA da família PYR / PYL (receptor de pirabactina e pirabactina). Arabidopsis tem 14 desses receptores, seis deles nas células guarda.

Receptores ABA sob o microscópio

“Por que uma célula de guarda precisa de até seis receptores para um único hormônio?”
Para responder a essa pergunta, nos unimos ao professor Pedro Luis Rodriguez, da Universidade de Madri, que é especialista em receptores ABA”, diz Hedrich.
A equipe de Rodriguez gerou mutantes de Arabidopsis nos quais eles puderam estudar os receptores ABA individualmente.

“Isso nos permitiu atribuir a cada um dos seis receptores ABA uma tarefa na rede e identificar os receptores individuais que são responsáveis ​​pelo fechamento dos estômatos induzido por ABA e CO2 “, explica Peter Ache, colega de Hedrich.

Células de guarda usam o ABA como moeda em cálculos

“Concluímos a partir das descobertas que as células guarda compensaram o atual desempenho da fixação de carbono fotossintético com o status do balanço hídrico usando a ABA como moeda”, explica Hedrich.
“Quando o abastecimento de água é bom, os nossos resultados indicam que os receptores ABA avaliam o equilíbrio hormonal básico como quase ‘sem stress’ e mantem o estômatos abertos para abastecimento do CO2.
Quando a água é escassa, os receptores seca estresse reconhecem o ABA elevado para nivelar e fazer as células de guarda fechar os estômatos para evitar que a planta seque. ”

Em seguida, os pesquisadores da JMU pretendem estudar as características especiais dos receptores relevantes de ABA e CO 2 , bem como suas vias de sinalização e componentes.

Fonte da história:

Materiais fornecidos pela Universidade de Würzburg .

 

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