A importância do sistema radicular para os rendimentos agrícolas é frequentemente subestimada. Se as raízes podem acessar eficazmente à água e aos nutrientes também determina a resiliência de culturas importantes à seca e às alterações climáticas. Investigadores das Universidades de Bona e Bolonha (Itália) descobriram e descreveram um mutante na cevada: as suas raízes crescem para baixo muito mais acentuadamente do que o habitual. Esta descoberta proporciona potencialmente um ponto de partida para a criação de variedades mais resistentes à seca. O estudo foi agora publicado em PNAS.
A cevada é um dos cereais mais importantes. As suas utilizações vão desde o fabricação de cerveja até a cevada pérola, flocos de cevada e farinha de cevada. Investigadores liderados pelo Prof. Dr. Silvio Salvi, da Universidade de Bolonha, descobriram há algum tempo um mutante invulgar da cevada: As suas raízes não se espalham de lado como normalmente acontece, mas crescem diretamente para baixo. Os investigadores chamaram a este mutante "hipergravitrópico", o que significa que segue a gravidade muito mais fortemente do que os seus conspecíficos. As equipas lideradas pelo Prof. Dr. Frank Hochholdinger do Instituto de Ciência Agrícola e Conservação de Recursos (INRES) da Universidade de Bona e o Prof. Salvi, juntamente com outros colegas, investigaram as causas subjacentes.
Os investigadores compararam o genoma do mutante com plantas de cevada que crescem normalmente. Descobriram uma mutação no cromossoma número cinco, a que chamaram "gravitropismo reforçado 2" (egt2), que significa "orientação reforçada para a gravidade". O 2 indica que a equipa está também a trabalhar noutro estudo sobre uma mutação semelhante (egt1). Os investigadores demonstraram que o egt2 é de facto responsável pelo crescimento vertical das raízes ao criar artificialmente tal mutação em plantas normais de cevada utilizando a tesoura do gene CRISPR/Cas9. "O resultado mostra uma aparência semelhante das raízes", relata o autor principal Dr. Gwendolyn K. Kirschner do Instituto de Ciência das Culturas e Conservação de Recursos (INRES) da Universidade de Bonn. "Isto permitiu-nos provar que tínhamos identificado o gene certo".
Raízes no scanner de ressonância magnética
Os investigadores cultivaram as pequenas plantas de cevada em papel de germinação ou solo e registaram os ângulos radiculares utilizando um scanner e software especial. Utilizaram também recursos do Forschungszentrum Jülich: ali, a cevada era cultivada em "vasos de flores" especiais que cabiam dentro de um scanner de ressonância magnética. Usando a técnica de ressonância magnética, os investigadores "olharam através" do solo e registaram o crescimento das raízes desta forma.
As plantas com a mutação egt2 são muito mais sensíveis à influência da gravidade do que os espécimes normais. Os investigadores demonstraram isto colocando as raízes das plântulas de cevada num ângulo de 90 graus em relação à direção da gravidade. "Isto fez com que as raízes dos mutantes crescessem significativamente mais na direção da gravidade do que os espécimes comparativos sem esta mutação", diz o Dr. Kirschner.
A mutação é rara
A mutação não ocorre com frequência. "Muitos mutantes têm raízes mais curtas ou em falta", diz Hochholdinger. "Mas as mutações com diferentes ângulos de raiz são um achado relativamente raro". Em colaboração com investigadores do John Innes Centre em Norwich (Reino Unido), a equipa conseguiu demonstrar que também existe um mutante muito semelhante nas plantas de trigo. "Isto mostra que o gene é conservado de forma evolutiva", relata Hochholdinger. Isto significa que este gene desempenha um papel significativo não só na cevada, mas também em outros cereais importantes. Hochholdinger: "Portanto, vale a pena dar uma vista de olhos mais atenta".
De acordo com os investigadores, a descoberta da mutação oferece um potencial ponto de partida para o cultivo de novas variedades. "Raízes mais acentuadas são vantajosas quando se trata de explorar recursos hídricos e nutrientes móveis a maiores profundidades", explica Hochholdinger. Pelo contrário, um sistema radicular que cresce em largura penetra um volume maior de solo e pode, portanto, aceder a nutrientes numa área maior e dá às plantas uma melhor estabilidade. O sistema radicular que oferece as melhores condições para um bom rendimento depende, portanto, da localização individual. Em regiões mais secas, isto poderia ser raízes mais inclinadas e em áreas mais pobres em nutrientes, poderiam ser as mais rasas.
Ponto de partida para a reprodução de variedades adaptadas à seca
"As raízes têm sido largamente negligenciadas na reprodução até agora", diz Hochholdinger. Mas com o aumento das secas como resultado das alterações climáticas, a arquitetura do sistema radicular poderá ser de grande importância no futuro. Então, o mutante com raízes verticais poderia desempenhar um papel na produção de variedades adaptadas às alterações climáticas. Os investigadores ainda não foram capazes de decifrar a função molecular exata do gene. No entanto, atualmente os investigadores da Universidade de Bona estão a investigar em que vias de sinalização a proteína EGT2 está envolvida.
