Biólogos de plantas descobriram como os girassóis usam seu relógio circadiano interno, agindo sobre os hormônios do crescimento, para acompanhar o sol durante o dia enquanto crescem.

"É o primeiro exemplo de relógio de uma planta modulando o crescimento em um ambiente natural e tendo repercussões reais na planta", diz Stacey Harmer, professor de biologia vegetal da Universidade da Califórnia, Davis, e autor sênior de um artigo na revista. Ciência.

Harmer é um biólogo molecular que estuda relógios circadianos, geralmente na planta de laboratório Arabidopsis, que é nitidamente menor que um girassol. Anteriormente, o laboratório de Harmer havia descoberto ligações entre genes de "relógio" e o hormônio vegetal auxina, que regula o crescimento. Mas os pesquisadores precisaram de um exemplo para trabalhar e descobriram no girassol.

Enfrentando o caminho errado

Os girassóis crescentes começam o dia com as cabeças voltadas para o leste, balançam para oeste durante o dia e voltam para o leste à noite.

“A fábrica antecipa o tempo e a direção do amanhecer, e para mim isso parece uma razão para ter uma conexão entre o relógio e o caminho do crescimento”, diz Harmer. Cientistas desde 1898 descreveram esse comportamento de girassóis, mas ninguém havia pensado em associá-lo aos ritmos circadianos.

Hagop Atamian, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Harmer, em colaboração com o laboratório do colaborador Benjamin Blackman na Universidade de Virginia (agora na UC Berkeley), realizou uma série de experimentos com girassóis no campo, em vasos ao ar livre e em câmaras de crescimento interno .

Estacando as plantas de modo que elas não pudessem se mover, ou girando plantas em vasos diariamente, de modo que elas estivessem enfrentando o caminho errado, Atamian mostrou que ele poderia interromper sua capacidade de rastrear o sol. Após o sol proporciona um impulso de crescimento para as plantas. Os girassóis empatados para não se mexerem diminuíram a biomassa e reduziram a área foliar que os que o fazem, descobriram os pesquisadores.

Quando as plantas foram movidas para uma câmara de crescimento interna com luz aérea imóvel, elas continuaram a balançar para frente e para trás por alguns dias. Esse é o tipo de comportamento que você esperaria de um mecanismo impulsionado por um relógio interno, diz Harmer.

Finalmente, as plantas de interior começaram a rastrear “o sol” novamente quando a fonte aparente de iluminação foi movida através da câmara de crescimento, ligando e desligando as luzes adjacentes durante o dia. As plantas puderam rastrear o movimento de forma confiável e retornar à noite, quando o dia artificial estava próximo de um ciclo 24-hora, mas não quando estava mais próximo das horas 30.

Leste e oeste

Então, como as plantas movem suas hastes durante o dia? Atamian colocou pontos de tinta nas hastes e filmou-os com uma câmera de vídeo. Em um vídeo com lapso de tempo, ele pôde medir a distância variável entre os pontos.

Quando as plantas estavam rastreando o sol, o lado leste do caule crescia mais rapidamente do que o lado oeste, ele descobriu. À noite, o lado oeste cresceu mais rápido quando o caule se inclinou para o outro lado. A equipe identificou vários genes que foram expressos em níveis mais altos no lado da planta, durante o dia, ou do outro lado à noite.

Harmer diz que parece haver dois mecanismos de crescimento em ação no tronco de girassol. O primeiro define uma taxa básica de crescimento para a planta, com base na luz disponível. O segundo, controlado pelo relógio circadiano e influenciado pela direção da luz, faz com que o caule cresça mais de um lado do que de outro e, portanto, se mova de leste a oeste durante o dia.

Conforme o girassol amadurece e a flor se abre, o crescimento geral diminui, e as plantas param de se mover durante o dia e se acomodam de frente para o leste. Isto parece ser porque, como o crescimento geral diminui, o relógio circadiano assegura que a planta reage mais fortemente à luz no início da manhã do que à tarde ou à noite, então gradualmente pára de se mover para o oeste durante o dia.

'Abelhas como flores quentes'

Por que os girassóis maduros estão voltados para o leste, afinal? Os pesquisadores cultivaram girassóis em vasos no campo e giraram alguns deles para o oeste. Medindo as flores com uma câmera infravermelha, eles descobriram que os girassóis voltados para o leste esquentavam mais rapidamente pela manhã - e também atraíam cinco vezes mais insetos polinizadores. O aquecimento de flores voltadas para o oeste com um aquecedor portátil trouxe mais polinizadores de volta para as flores.

"As abelhas gostam de flores quentes", diz Harmer.

“Assim como as pessoas, as plantas confiam nos ritmos diários do dia e da noite para funcionar”, diz a diretora do programa, Anne Sylvester. “Girassóis, como painéis solares, seguem o sol de leste a oeste. Esses pesquisadores exploram informações no genoma do girassol para entender como e por que os girassóis rastreiam o sol. ”

Co-autores adicionais do artigo são Nicky Creux, da UC Davis, e Evan Brown e Austin Garner, da Universidade da Virgínia. O Programa de Pesquisa de Genoma Vegetal da National Science Foundation apoiou o trabalho.

Fonte: UC Davis

Livros relacionados

at InnerSelf Market e Amazon