Um grupo 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 retirar o oxigênio molecular dos cloroplastos. Este processo recém-descoberto ajuda a explicar como as plantas controlam os níveis de oxigênio em seus tecidos e pode melhorar a compreensão dos cientistas sobre o metabolismo das plantas e como as plantas se adaptam a condições estressantes.
O estudo foi liderado pelo Dr. Alyaksei Shapiguzav (Doutor em Filosofia, Professor Associado) do Centro Universitário de Excelência em Biologia de Árvores no campus Vijka. Os resultados foram publicados na revista Fisiologia das plantas.
O oxigênio desempenha um papel importante na vida das plantas
O oxigênio é essencial para muitos processos nas plantas, incluindo metabolismo, crescimento, respostas imunológicas e capacidade de adaptação ao estresse. Trabalhos anteriores da Universidade de Helsínquia também mostraram que o oxigénio desempenha um papel importante na ativação da cicatrização de feridas em plantas. Apesar desta 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 durante a respiração celular para produzir energia. Os cloroplastos, por outro lado, liberam oxigênio como subproduto da fotossíntese.
Embora a respiração e a fotossíntese sejam amplamente estudadas, os cientistas sabem muito menos sobre como o oxigênio se move entre as mitocôndrias e os cloroplastos.
Estudo da atividade mitocondrial em Arabidopsis
Para investigar esta questão, os investigadores estudaram versões geneticamente modificadas da planta modelo Arabidopsis thaliana. Essas plantas carregavam defeitos em suas mitocôndrias que ativam enzimas respiratórias alternativas. Como resultado, as mitocôndrias consomem oxigênio em uma taxa mais elevada.
As plantas alteradas apresentaram duas características notáveis:
- 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 puxa elétrons do fotossistema I para o oxigênio e cria espécies reativas de oxigênio.
Quando os pesquisadores expuseram as plantas ao nitrogênio para criar condições de baixo oxigênio, a transferência de elétrons do oxigênio caiu drasticamente. Este resultado sugere que o metilvialogênio não possui mais a substância necessária para funcionar: o oxigênio.
As mitocôndrias podem obter oxigênio dos cloroplastos
Os experimentos revelaram uma interação anteriormente não reconhecida dentro das células vegetais. Quando as mitocôndrias aumentam o consumo de oxigênio sob estresse, elas podem reduzir a quantidade de oxigênio disponível dentro dos cloroplastos.
Este processo cria efetivamente um efluxo interno de oxigênio que altera a fotossíntese e o metabolismo das espécies reativas de oxigênio. Essas mudanças podem ajudar as plantas a se adaptarem às mudanças nas condições ambientais.
Segundo o Dr. Shapiguzov, “até onde sabemos, esta é a primeira evidência de que as mitocôndrias influenciam os cloroplastos através da troca intracelular de oxigênio”. A descoberta fornece uma nova visão 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 fornece uma imagem 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.
A interação recém-descoberta também pode levar a métodos aprimorados para medir e visualizar a fisiologia vegetal. Estas ferramentas podem ser úteis para o melhoramento de plantas e para a detecção precoce de stress nas culturas.
