Sinais elétricos comumente ocorrem em plantas em resposta a várias mudanças ambientais e têm uma função dominante na aclimatação das plantas. Recentemente, uma equipe de pesquisa da Universidade de Zhejiang, na China, publicou novas descobertas sobre a transdução de sinal elétrico durante a herbivoria ou ferimento em tomateiros. O estudo pode ser encontrado na revista de acesso aberto Frontiers of Agricultural Science and Engineering ( FASE ), publicada pela Higher Education Press.
A transdução de sinais elétricos eliciados por feridas nas espécies de plantas modelo Arabidopsis foi caracterizada, mas as características da transdução de sinais elétricos em resposta à herbivoria ou ferimentos em espécies agrícolas permanecem desconhecidas.
Trabalhos anteriores do professor Jingquan Yu e seus colegas mostraram que os sinais elétricos foram gerados na resposta das plantas de tomate aos ataques de nematoides. Esses sinais se propagaram das raízes aos brotos para ativar o acúmulo de ácido jasmônico (JA) e conferir resistência aos nematoides.
Com base na tecnologia de determinação de potencial de superfície, neste estudo, o professor Yu e seus colegas descobriram que a herbivoria e o ferimento mecânico em folhas de tomate elicitaram sinais elétricos com uma amplitude de cerca de -20 a -40 mV. Os sinais elétricos provocados pelas feridas no pecíolo foram mais fortes do que os causados ??pelas feridas nas folhas, com maior amplitude e maior propagação. Diferentemente da transdução de sinais elétricos em Arabidopsis, os sinais elétricos não eram transduzidos de folha em folha em tomateiros, mas podiam se propagar de folheto em folheto dentro de uma folha composta. Assim, os sinais elétricos nas plantas variam amplamente e a força e a transdução dos sinais elétricos dependem do tipo de dano, posição da ferida, espécie da planta e estágio de crescimento da planta.
Uma análise adicional de qRT-PCR de genes relacionados à biossíntese e sinalização de JA mostrou que os níveis de transcrição dos genes relacionados à síntese de JA LOXD, OPR3 e do gene relacionado à sinalização de JA JAZ10 aumentaram significativamente em ambos os folhetos feridos e não danificados. A intensidade da sinalização de JA ativada por ferida foi consistente com a transdução de sinais elétricos, sugerindo a interação de sinais elétricos e sinalização de JA.
Os papéis dos genes GLR3.3 e GLR3.5 do receptor de glutamato de tomate (GLR) na regulação dos sinais elétricos e do acúmulo de JA foram demonstrados a seguir pelos pesquisadores. Eles descobriram que os mutantes glr3.5 e os mutantes duplos glr3.3 / 3.5 mostraram intensidade de sinal elétrico reduzida em resposta a ferimentos mecânicos, exibindo amplitudes mais baixas dentro dos folhetos feridos em comparação com aqueles exibidos por plantas não transformadas. A propagação de sinais elétricos de folheto ferido para folheto não danificado foi abolida nos mutantes glr3.3, glr3.5 e glr3.3 / 3.5. Além disso, os mutantes glr3.3 / 3.5 acumularam quantidades reduzidas de JA e JA-Ile após a simulação de herbivoria e os mutantes glr3.5 e glr3.3 / 3.5 apresentaram resistência significativamente reduzida à lagarta do algodão (Helicoverpa armigera).
"Nosso estudo destaca as características dos sinais elétricos na planta hortícola de tomate induzida por herbivoria e ferimento e enfatiza o papel dos genes GLR na síntese de JA e resistência a herbívoros, o que fornecerá novos insights sobre o mecanismo de defesa à herbivoria em plantas de cultivo e o papel potencial de sinais elétricos para equilibrar a defesa e as compensações de crescimento em plantas em resposta à herbivoria ", disse o professor Yu.
