Uma erva daninha comum contém pistas importantes sobre como criar culturas resistentes à seca em um mundo assolado pelas mudanças climáticas.
Pela Universidade de Yale com informações de Phys.
Cientistas de Yale descrevem como a Portulaca oleracea, comumente conhecida como beldroega, integra duas vias metabólicas distintas para criar um novo tipo de fotossíntese que permite que a erva daninha resista à seca enquanto permanece altamente produtiva. O material foi publicado em 5 de agosto na revista Science Advances .
“Esta é uma combinação muito rara de características e criou uma espécie de ‘super planta’ – uma que pode ser potencialmente útil em empreendimentos como engenharia de cultivos”, disse Erika Edwards, professora de ecologia e biologia evolutiva de Yale e autora sênior do livro. papel.
As plantas desenvolveram independentemente uma variedade de mecanismos distintos para melhorar a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas verdes usam a luz solar para sintetizar nutrientes a partir de dióxido de carbono e água. Por exemplo, milho e cana-de-açúcar desenvolveram o que é chamado de fotossíntese C4, que permite que a planta permaneça produtiva sob altas temperaturas. Suculentas como cactos e agaves possuem outro tipo chamado fotossíntese CAM, que as ajuda a sobreviver em desertos e outras áreas com pouca água. Tanto o C4 quanto o CAM têm funções diferentes, mas recrutam a mesma via bioquímica para atuar como “complementos” à fotossíntese regular.
O que torna a beldroega única é que ela possui essas duas adaptações evolutivas – o que permite que ela seja altamente produtiva e também muito tolerante à seca, uma combinação improvável para uma planta. A maioria dos cientistas acreditava que C4 e CAM operavam independentemente dentro das folhas da beldroega.
Mas a equipe de Yale, liderada por autores correspondentes e pesquisadores de pós-doutorado Jose Moreno-Villena e Haoran Zhou, realizou uma análise espacial da expressão gênica nas folhas de beldroega e descobriu que a atividade C4 e CAM estão totalmente integradas. Eles operam nas mesmas células, com os produtos das reações CAM sendo processados pela via C4. Este sistema fornece níveis incomuns de proteção para uma planta C4 em épocas de seca.
Os pesquisadores também construíram modelos de fluxo metabólico que previam o surgimento de um sistema integrado C4 + CAM que espelha seus resultados experimentais.
Compreender essa nova via metabólica pode ajudar os cientistas a criar novas maneiras de projetar culturas como o milho para ajudar a resistir à seca prolongada, dizem os autores.
“Em termos de engenharia de um ciclo CAM em uma cultura C4, como o milho, ainda há muito trabalho a fazer antes que isso se torne realidade”, disse Edwards. “Mas o que mostramos é que os dois caminhos podem ser integrados de forma eficiente compartilhando produtos. C4 e CAM são mais compatíveis do que pensávamos, o que nos leva a suspeitar que existem muito mais espécies C4+CAM por aí, esperando para serem descobertas.”
Mais informações: Jose Moreno-Villena et al, Spatial resolution of an integrated C4+CAM photosynthetic metabolism, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn2349
www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2349
