Os cientistas há muito entendem que as plantas inspiram ar através de pequenos orifícios nas folhas, conhecidos como estômatos. Esses poros microscópicos atuam como válvulas ajustáveis, permitindo que o dióxido de carbono entre na folha para a fotossíntese, ao mesmo tempo que permite que o vapor de água escape para o ar. Até agora, manter um olhar atento sobre este ato de equilíbrio à medida que ele acontece tem sido extremamente difícil.
Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign criaram um novo sistema poderoso que torna isso possível. Sua pesquisa, publicada na revista Fisiologia das plantasapresenta uma ferramenta chamada Stomata In-Sight. Ele supera um grande obstáculo na ciência das plantas, permitindo que os cientistas observem os pequenos movimentos dos estômatos enquanto medem quanto gás uma folha troca com a atmosfera sob condições cuidadosamente controladas.
Por que os estômatos são importantes para as culturas e o uso da água
Estômatos (palavra grega para “boca”) desempenham um papel central na agricultura em todo o mundo. Quando esses poros se abrem, as plantas absorvem o carbono necessário para crescer. Mas este processo também resulta em perda de água. Devido a esta compensação, o número de estômatos em uma folha e a forma como eles abrem e fecham afetam diretamente a eficiência com que uma planta utiliza a água.
Compreender este processo é fundamental para desenvolver culturas que possam crescer com menos água e ainda assim produzir alimentos, biocombustíveis e bioprodutos de forma fiável, especialmente em regiões propensas à seca. Como explicou a equipe de pesquisa: “Tradicionalmente, tivemos que escolher entre ver os estômatos ou medir sua função”.
As abordagens anteriores muitas vezes dependiam de impressões de folhas (como modelos dentais) que mostravam apenas um momento congelado no tempo. Outros métodos usavam microscópios padrão que podiam observar a folha, mas não permitiam o monitoramento do ambiente. Esta limitação é importante porque os estômatos respondem rapidamente às mudanças nos níveis de luz, temperatura, umidade e dióxido de carbono.
Uma janela para uma planilha dinâmica
O novo sistema “Stomata In-Sight” combina três tecnologias avançadas em um único ambiente:
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Microscopia confocal ao vivo
Esta técnica de imagem baseada em laser cria imagens tridimensionais nítidas de células vegetais vivas sem cortar tecido. -
Medição das trocas gasosas foliares
Instrumentos altamente sensíveis rastreiam com precisão quanto CO2 uma folha absorve e quanto vapor de água ela libera. -
Controle ambiental
Uma câmara especializada permite aos pesquisadores ajustar com precisão a iluminação, a temperatura, a umidade e o dióxido de carbono para imitar as condições de cultivo do mundo real.
Ao combinar estas ferramentas, os cientistas podem observar diretamente como os estômatos se comportam à medida que as condições ambientais mudam, fornecendo uma visão em tempo real das respostas das plantas que não era possível antes.
Por que esse avanço é importante
Esta análise detalhada da função das plantas pode mudar a forma como as culturas são cultivadas. Ao identificar os sinais físicos e químicos que dizem aos estômatos quando abrir ou fechar, e compreender como a densidade estomática afecta este comportamento, os investigadores podem identificar características genéticas associadas a plantas “mais inteligentes” – culturas que utilizam a água de forma mais eficiente.
Isto é particularmente importante porque a disponibilidade de água é o maior constrangimento ambiental à produção agrícola. Melhorar a eficiência do uso da água pode ajudar as culturas a resistir ao estresse crescente causado pelo calor e pela seca.
O sistema foi desenvolvido por Joseph D. Crawford, Dustin Mayfield-Jones, Glenn A. Freed, Nicholas Hernandez e Andrew DB Leakey do Departamento de Biologia Vegetal e do Instituto de Biologia Genômica da Universidade de Illinois.
Sobre pesquisa
A pesquisa foi apoiada pelo Centro de Inovação Avançada em Bioenergia e Bioprodutos do Departamento de Energia dos EUA, pela National Science Foundation e por uma doação filantrópica. As descobertas são publicadas em um artigo de acesso aberto intitulado “Stomata In-Sight: Integrating Live Confocal Microscopy with Leaf Gas Gas Exchange and Environmental Control”, publicado em Fisiologia das plantas.
