Pesquisadores do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em colabora\u00e7\u00e3o com colegas da University of Edinburgh, na Esc\u00f3cia, identificaram um novo mecanismo pelo qual as plantas controlam a absor\u00e7\u00e3o e assimila\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio.<\/p>\n
A descoberta, realizada no \u00e2mbito de um trabalho de doutorado feito com Bolsa da FAPESP, abre perspectivas para o desenvolvimento de cultivares menos dependentes de fertilizantes \u00e0 base de nitrog\u00eanio, largamente utilizados na agricultura para impulsionar o crescimento e a produ\u00e7\u00e3o vegetal.<\/p>\n
Os principais resultados do estudo foram descritos em um artigo publicado na revista Nature Communications. \u0093Identificamos uma nova via de regula\u00e7\u00e3o da assimila\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio em plantas. Ao alterar essa via foi poss\u00edvel fazer com que as plantas assimilassem mais nitrog\u00eanio e, consequentemente, crescessem mais. Dessa forma, esperamos contribuir para a redu\u00e7\u00e3o do uso excessivo de fertilizantes que frequentemente impactam o ambiente e que representam altos custos na produ\u00e7\u00e3o agr\u00edcola\u0094, disse Lucas Frungillo, primeiro autor do artigo, \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP.<\/p>\n
De acordo com Frungillo, as plantas absorvem nitrog\u00eanio do solo na forma de nitrato. Uma vez absorvido pelas ra\u00edzes o nitrato \u00e9 transportado, principalmente, para a parte a\u00e9rea do vegetal para ser posteriormente assimilado na forma de amino\u00e1cidos e prote\u00ednas.<\/p>\n
Ao longo do processo assimilat\u00f3rio, o nitrato \u00e9 convertido em nitrito nas folhas das plantas por meio de uma rea\u00e7\u00e3o catalisada por uma enzima chamada nitrato redutase.<\/p>\n
O nitrito \u00e9 majoritariamente transportado para o cloroplasto \u0096 organela presente nas c\u00e9lulas vegetais, tamb\u00e9m respons\u00e1vel pela fotoss\u00edntese \u0096, onde segue na via de assimila\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio at\u00e9 a forma\u00e7\u00e3o de amino\u00e1cidos. O nitrito tamb\u00e9m pode ser transformado em \u00f3xido n\u00edtrico por outras rea\u00e7\u00f5es enzim\u00e1ticas e n\u00e3o enzim\u00e1ticas no interior das c\u00e9lulas vegetais.<\/p>\n
Por muito tempo, segundo Frungillo, a rea\u00e7\u00e3o de forma\u00e7\u00e3o de \u00f3xido n\u00edtrico ao longo da via de assimila\u00e7\u00e3o do nitrato foi considerada um subproduto do processo de assimila\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio pelas plantas.<\/p>\n
Ao estudar esse processo em diferentes cultivares de Arabidopsis thaliana \u0096 uma pequena planta herb\u00e1cea, nativa da Europa, \u00c1sia e \u00c1frica, da fam\u00edlia das Brassicaceae, a que tamb\u00e9m pertence a mostarda \u0096, Frungillo e colegas descobriram que, al\u00e9m de outras a\u00e7\u00f5es nas plantas, o \u00f3xido n\u00edtrico tamb\u00e9m atua como uma mol\u00e9cula de sinaliza\u00e7\u00e3o, indicando quando as plantas devem limitar a absor\u00e7\u00e3o e assimila\u00e7\u00e3o de nitrato.<\/p>\n
\u0093O \u00f3xido n\u00edtrico desempenha um papel de sinalizador, indicando para a planta se ela tem ou n\u00e3o nitrog\u00eanio suficiente para se desenvolver. Ele faz isso atrav\u00e9s da regula\u00e7\u00e3o da assimila\u00e7\u00e3o do nitrato pelo vegetal\u0094, explicou.<\/p>\n
Estrat\u00e9gia de sinaliza\u00e7\u00e3o – De acordo com Frungillo, a estrat\u00e9gia utilizada pelo \u00f3xido n\u00edtrico para aumentar sua concentra\u00e7\u00e3o e exercer o papel de sinalizador no processo de assimila\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio pelas plantas \u00e9 regular a enzima capaz de degradar uma de suas formas bioativas: a S-nitrosoglutationa Redutase 1 (GSNOR1).<\/p>\n
Diferentemente do que se observa em outros modelos biol\u00f3gicos, em que o aumento da disponibilidade de uma mol\u00e9cula induz o aumento na atividade de uma enzima capaz de degrad\u00e1-la, no caso do \u00f3xido n\u00edtrico o movimento \u00e9 contr\u00e1rio.O aumento da disponibilidade de \u00f3xido n\u00edtrico na planta leva a uma redu\u00e7\u00e3o da atividade da GSNOR1.<\/p>\n
\u0093O \u00f3xido n\u00edtrico \u00e9 capaz de inibir diretamente a atividade da enzima GSNOR1 por meio de uma modifica\u00e7\u00e3o p\u00f3s-traducional [processos que podem alterar o tamanho, composi\u00e7\u00e3o, fun\u00e7\u00e3o e localiza\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas] chamada de S-nitrosila\u00e7\u00e3o. Dessa forma, ele regula sua pr\u00f3pria disponibilidade na planta e controla sua a\u00e7\u00e3o sinalizadora, indicando quando a planta deve reduzir a assimila\u00e7\u00e3o de nitrato\u0094, explicou.<\/p>\n
Por meio de engenharia gen\u00e9tica \u00e9 poss\u00edvel aumentar o n\u00famero de c\u00f3pias dessa enzima que contrap\u00f5e a sinaliza\u00e7\u00e3o do \u00f3xido n\u00edtrico, reduzindo o impacto inibit\u00f3rio desse sinalizador em sua degrada\u00e7\u00e3o. \u0093\u00c9 poss\u00edvel mitigar geneticamente esse efeito de \u0091autopromo\u00e7\u00e3o\u0092 do \u00f3xido n\u00edtrico\u0094, indicou Frungillo.<\/p>\n
A fim de testar essa hip\u00f3tese, os pesquisadores da University of Edinburgh desenvolveram durante o estudo uma variedade deArabidopsis thaliana, chamada de 35S::GSNOR1, que superexpressa a GSNOR1.<\/p>\n
Os resultados das an\u00e1lises gen\u00e9ticas e bioqu\u00edmicas, realizadas no laborat\u00f3rio coordenado pelo professor Gary J. Loake e repetidos no Brasil, indicaram que a planta conseguiu assimilar maior quantidade de nitrog\u00eanio e, consequentemente, crescer mais em compara\u00e7\u00e3o com outras variedades com express\u00e3o normal da GSNOR1.<\/p>\n
\u0093A planta 35S::GSNOR1 tem maior n\u00famero de c\u00f3pias da enzima GSNOR1 e, por mais que ela ainda seja regulada pelo \u00f3xido n\u00edtrico, sua atividade \u00e9 maior nesse gen\u00f3tipo do que nos outros que estudamos. Por isso, o processo de sinaliza\u00e7\u00e3o do \u00f3xido n\u00edtrico na planta \u00e9 reduzido e ela consegue assimilar mais nitrog\u00eanio e crescer um pouco mais\u0094, explicou Frungillo, que permaneceu cinco meses no laborat\u00f3rio do professor Loake para realizar experimentos complementares e finalizar o estudo.<\/p>\n
De acordo com ele, tamb\u00e9m por meio de engenharia gen\u00e9tica pode ser poss\u00edvel desenvolver novas variedades de plantas com os processos de sinaliza\u00e7\u00e3o do \u00f3xido n\u00edtrico alterados e impulsionar ainda mais o crescimento dos vegetais.<\/p>\n
\u0093Ao degradar uma forma bioativa do \u00f3xido n\u00edtrico, a planta diminui a disponibilidade desse sinalizador, passando ent\u00e3o a assimilar mais nitrog\u00eanio. Consequentemente, ela se torna capaz de crescer e produzir mais\u0094, apontou.<\/p>\n
\u0093Esperamos que essa via de regula\u00e7\u00e3o da assimila\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio observada em Arabidopsis thaliana tamb\u00e9m exista na maioria das plantas\u0094, disse Frungillo.<\/p>\n
O artigo S-nitrosothiols regulate nitric oxide production and storage in plants through the nitrogen assimilation pathway (doi: 10.1038\/ncomms640), de Frungillo e outros, pode ser lido por assinantes da revista Nature Communications emwww.nature.com\/ncomms\/2014\/141111\/ncomms6401\/full\/ncomms6401.html. (Fonte: Ag\u00eancia Fapesp)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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