No Vale da Morte, na Califórnia, onde as temperaturas do verão costumam ultrapassar os 120 graus Fahrenheit, a sobrevivência pode parecer quase impossível. No entanto, em meio ao solo rachado e à intensa luz solar, uma planta nativa não apenas sobreviveu, mas também prosperou.
aquela planta, Água-viva da maré de folha longaajudou os cientistas da Michigan State University a revelar como a vida persiste sob condições tão extremas. As suas descobertas fornecem orientação potencial para o desenvolvimento de culturas que possam sobreviver num clima cada vez mais quente.
Em um estudo publicado em biologia modernaRelatório do professor da Fundação de Pesquisa Seung Yon “Sue” Rhee e da especialista em pesquisa Karine Prado teixo de folha longa Na verdade, cresce mais rápido nas condições de verão do Vale da Morte. A planta faz isso ajustando seu sistema fotossintético para resistir aos efeitos prejudiciais do calor.
Uma planta que fica mais forte em altas temperaturas
Para Prado, o projeto começou com uma pergunta simples: como é que esta planta se mantém verde e saudável quando a maioria das outras plantas murcha em poucas horas?
“Quando trouxemos essas sementes para o laboratório pela primeira vez, tivemos dificuldade para fazê-las crescer”, disse Prado. “Mas assim que simulamos com sucesso as condições do Vale da Morte na câmara de crescimento, eles decolaram.”
Trabalhando com colegas no laboratório de Lee no Instituto de Restauração de Plantas da MSU, Prado usou câmaras de crescimento personalizadas para recriar a luz forte do deserto e as mudanças extremas de temperatura diárias. Os resultados são surpreendentes. Em apenas 10 dias, teixo de folha longa Sua biomassa triplicou. Enquanto isso, outras espécies relacionadas, conhecidas pela sua tolerância ao calor, param totalmente de crescer.
A planta mais tolerante ao calor do mundo
Depois de apenas dois dias de calor intenso, teixo de folha longa Expandir a sua zona de conforto fotossintético, permitindo-lhe continuar a produzir energia de forma eficiente. Em duas semanas, a sua temperatura fotossintética ideal subiu para 45 graus Celsius (113 graus Fahrenheit), mais alta do que a de qualquer cultura importante já registada.
“Esta é a planta mais tolerante ao calor já registrada”, disse Li. “Aprenda como teixo de folha longa A adaptação às altas temperaturas dá-nos novas estratégias para ajudar as culturas a adaptarem-se a um planeta em aquecimento. “
Como funciona o sobrevivente do deserto
Combinando testes fisiológicos, imagens em tempo real e análise genômica, a equipe de pesquisa descobriu como teixo de folha longa Coordene vários sistemas biológicos para a sobrevivência.
Nas temperaturas do Vale da Morte, as mitocôndrias das plantas (as estruturas que produzem energia) estão próximas dos cloroplastos onde ocorre a fotossíntese. Ao mesmo tempo, os cloroplastos se remodelam em uma forma única em “forma de xícara” que nunca foi observada antes em plantas superiores. Estas adaptações podem ajudar as plantas a capturar e reciclar o dióxido de carbono de forma mais eficiente, mantendo a produção de energia mesmo sob stress.
Dentro de 24 horas após a exposição ao calor, milhares de genes ajustam a sua atividade. Muitos estão envolvidos na proteção de proteínas, membranas e maquinaria fotossintética contra danos. A planta também aumenta a produção de uma enzima chamada Rubisco activase, que ajuda a manter a fotossíntese funcionando perfeitamente em altas temperaturas.
Lições para o futuro da agricultura
Prevê-se que as temperaturas globais aumentem 5 graus Celsius até ao final do século, e o calor extremo já está a causar a redução dos rendimentos de culturas importantes como o trigo, o milho e a soja. À medida que a população global cresce, os cientistas correm para encontrar formas de sustentar a produção de alimentos.
“teixo de folha longa “Isso nos mostra que as plantas têm a capacidade de se adaptar a temperaturas extremas”, disse Li. “Se conseguirmos aprender como replicar estes mecanismos nas culturas, isso poderá transformar a agricultura num mundo mais quente”.
Aprenda com os sobreviventes mais difíceis da natureza
Durante décadas, a biologia vegetal centrou-se em espécies modelo facilmente cultivadas, como Arabidopsis thaliana, arroz e milho. Lee acredita que é hora de olhar além dessas plantas familiares e estudar espécies que evoluíram para tolerar alguns dos ambientes mais adversos do mundo.
“As plantas do deserto passaram milhões de anos resolvendo desafios que estamos apenas começando a enfrentar”, disse ela. “Finalmente temos ferramentas como genómica, imagens de alta resolução em tempo real e biologia de sistemas para aprender com elas. O que precisamos agora é de um apoio mais amplo para realizar este tipo de investigação.”
Seu laboratório já está aplicando esses insights para estudar como os genes e as estruturas celulares conferem teixo de folha longa A sua extraordinária resiliência poderia ser usada para melhorar a tolerância ao calor das culturas alimentares.
“Este estudo nos diz mais do que apenas como as plantas do deserto suportam altas temperaturas”, disse Prado. “Isso nos dá um roteiro sobre como todas as plantas irão se adaptar às mudanças climáticas”.
