Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Helsinque descobriu uma interação até então desconhecida dentro das células vegetais. A pesquisa mostra que as mitocôndrias das plantas podem absorver o oxigênio molecular dos cloroplastos. Este processo recentemente descoberto ajuda a explicar como as plantas controlam os níveis de oxigénio nos seus tecidos e pode melhorar a compreensão dos cientistas sobre o metabolismo das plantas e como as plantas se adaptam a condições estressantes.
A pesquisa foi liderada pelo Dr. Alexey Shapiguzov (Ph.D., Narrador) do Centro de Excelência em Biologia de Árvores do Campus Viikki. Resultados de pesquisa publicados em revista fisiologia vegetal.
O oxigênio desempenha um papel vital na vida das plantas
O oxigênio é essencial para muitos processos nas plantas, incluindo metabolismo, crescimento, respostas imunológicas e capacidade de adaptação ao estresse. Pesquisas anteriores da Universidade de Helsinque também mostraram que o oxigênio desempenha um papel importante na ativação da cicatrização de feridas em plantas. Apesar da sua importância, os cientistas ainda não compreendem completamente como as plantas regulam os níveis de oxigénio nos seus tecidos.
Dentro das células vegetais, o oxigênio é afetado principalmente por duas estruturas chamadas organelas. As mitocôndrias usam oxigênio para produzir energia durante a respiração celular. Em vez disso, os cloroplastos liberam oxigênio como subproduto da fotossíntese.
Embora a respiração e a fotossíntese tenham sido amplamente estudadas, os cientistas sabem muito menos sobre como o oxigênio se move entre as mitocôndrias e os cloroplastos.
Estudando a atividade mitocondrial em Arabidopsis thaliana
Para estudar esta questão, os investigadores estudaram versões geneticamente modificadas da planta modelo Arabidopsis thaliana. Essas plantas possuem mitocôndrias defeituosas que ativam enzimas respiratórias alternativas. Como resultado, as mitocôndrias consomem oxigênio em uma taxa mais elevada.
As plantas modificadas apresentaram duas características distintas:
- A respiração mitocondrial mais elevada reduz os níveis de oxigênio nos tecidos vegetais.
- Os cloroplastos tornaram-se resistentes ao metil viológeno, uma substância química que transfere elétrons do fotossistema I para o oxigênio e gera espécies reativas de oxigênio.
Quando os pesquisadores expuseram as plantas ao nitrogênio para criar condições de baixo oxigênio, a transferência de elétrons para o oxigênio caiu drasticamente. Este resultado indica que o metilviológeno não contém mais o que necessita para realizar seu trabalho: oxigênio.
As mitocôndrias podem absorver oxigênio dos cloroplastos
Esses experimentos revelaram interações anteriormente não reconhecidas dentro das células vegetais. Quando as mitocôndrias aumentam o consumo de oxigênio sob estresse, elas reduzem a quantidade de oxigênio disponível nos cloroplastos.
Este processo cria efetivamente perdas internas de oxigênio, alterando a fotossíntese e o metabolismo das espécies reativas de oxigênio. Essas mudanças podem ajudar as plantas a se adaptarem às mudanças nas condições ambientais.
Dr. Shapiguzov disse: “Até onde sabemos, esta é a primeira evidência de que as mitocôndrias influenciam os cloroplastos através da troca intracelular de oxigênio”. Esta descoberta fornece novos insights sobre como as plantas coordenam a produção de energia e respondem ao estresse.
Novas pistas sobre o estresse e a resiliência das plantas
Compreender como a respiração e a fotossíntese interagem através da troca de oxigênio pode fornecer uma compreensão mais clara do metabolismo energético das plantas. Também poderia ajudar os cientistas a prever melhor como as plantas respondem às mudanças ambientais, como ciclos diurnos e noturnos ou inundações.
As interações recém-descobertas também podem levar a melhorias nas medições de fisiologia vegetal e nos métodos de imagem. Essas ferramentas podem ser úteis para o melhoramento de plantas e detecção precoce de estresse nas culturas.
