No futuro, a produção agrícola terá que ser administrada com cada vez menos fertilização com nitrogênio. O objetivo deve ser, portanto, aumentar a eficiência do uso do nitrogênio para que os níveis de rendimento possam ser mantidos estáveis. As plantas respondem à deficiência leve de nitrogênio alongando suas raízes laterais. Desta forma, mais nitrogênio pode ser absorvido do que antes. Pesquisadores do Instituto IPK Leibniz descobriram agora um módulo regulatório hormonal que medeia os processos moleculares dessa adaptação. Brassinosteróides e auxinas desempenham um papel central nisso. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications .
É vital que as plantas sejam capazes de adaptar sua estrutura de raízes às mudanças no solo. Se houver uma pequena falta de nitrogênio , muitas plantas alongam suas raízes laterais. O hormônio auxina desempenha um papel importante na formação de raízes. Quando o suprimento de nitrogênio é adequado, auxina suficiente é transportada do caule para as raízes para que cresçam. "No entanto, se houver uma falta moderada de nitrogênio, a auxina derivada do broto não é suficiente para a adaptação; assim, a biossíntese local da auxina é fortemente aumentada na ponta da raiz", explica o Prof. Dr. Nicolaus von Wirén, chefe do Departamento de Fisiologia e Biologia Celular no Instituto IPK Leibniz.
Mas não se trata apenas de auxina; os brassinosteróides também têm uma função importante nesse processo. Eles são sintetizados em maior extensão no caso de deficiência leve de nitrogênio e são transmitidos como um sinal de promoção de crescimento. "Esse sinal, por sua vez, é necessário para induzir os dois genes TAA1 e YUCCA8 nas raízes", explica o Dr. Zhongtao Jia, primeiro autor do estudo. "Desse modo, a formação de auxina é controlada e regulada de acordo com a respectiva demanda de nitrogênio. Em última análise, o alongamento das raízes laterais é aumentado dessa forma."
As plantas respondem à deficiência leve de nitrogênio alongando suas raízes laterais. Pesquisadores do Instituto IPK Leibniz descobriram agora um módulo regulatório hormonal que medeia os processos moleculares dessa adaptação. Brassinosteróides e auxinas desempenham um papel central nisso.
“Em nosso estudo, descobrimos assim um módulo regulatório hormonal. A novidade é que podemos organizar os hormônios em ordem hierárquica, ou seja, os brassinosteróides estão a montante da auxina neste processo”, diz o Prof. Dr. Nicolaus von Wirén. Mas não só isso: os cientistas do IPK também encontraram variações alélicas no gene YUCCA durante sua pesquisa com a planta modelo Arabidopsis. "Isso está relacionado ao fato de que alguns acessos naturais (linhas de certa origem geográfica) apresentam um alongamento mais forte das raízes laterais do que outros quando cultivados sob leve deficiência de nitrogênio."
O próximo desafio é usar essas descobertas para melhoramento genético adicional de plantas agrícolas - por exemplo, desenvolvendo marcadores genéticos ou editando genes empregando a tecnologia CRISPR / Cas. "Também esperamos essas diferenças entre as linhagens individuais nos acessos de cevada ou trigo em nosso banco de genes", disse o Prof. Dr. Nicolaus von Wirén. Além disso, os pesquisadores do IPK querem investigar as questões de como as plantas podem medir seu estado nutricional de nitrogênio interno e quais fatores podem desempenhar um papel no processo de alongamento da raiz, mesmo antes de os brassinosteróides entrarem em ação.
