À medida que as grandes mudanças continuam no clima do nosso planeta, os cientistas estão preocupados com a forma como as plantas irão crescer e adaptar-se
Os investigadores do laboratório Sharkey do MSU-DOE Plant Research Laboratory, ou PRL, estão a estudar as alterações no metabolismo das plantas que ocorrem quando estas são cultivadas em condições de elevada luminosidade e elevado teor de CO2 (HLHC).
Descobriram que, nestas condições, as plantas fotossintetizam mais, o que pode fazer com que as plantas fiquem maiores assim como as colheitas. No entanto, há contrapartidas; os cientistas também descobriram que, nestas condições, as plantas perdem carbono, de que necessitam para produzir alimentos. Este estudo foi publicado na revista Scientific Reports.
Prevê-se que as condições ambientais continuem a alterar-se de duas formas principais. Em primeiro lugar, prevê-se que o dióxido de carbono atmosférico continue a aumentar. Em segundo lugar, um fenómeno conhecido como brilho global está a alterar os níveis de luz, uma vez que a radiação solar chega ao solo em maior quantidade do que nas décadas anteriores.
Os cientistas prevêem que estas condições terão impacto no metabolismo das plantas, ou seja, nos seus mecanismos internos que lhes permitem viver e crescer.
“O nosso trabalho demonstra que é muito importante estudar a fotossíntese e o metabolismo do carbono nas plantas”, afirmou Yuan Xu, investigador de pós-doutoramento no laboratório de Sharkey e primeiro autor do estudo. “Especialmente quando pensamos nas condições para o futuro com base em previsões. Se quisermos fazer bioengenharia no futuro, para criar uma planta que se adapte melhor a estas condições, temos de nos concentrar nestas áreas”.
Este estudo revelou duas descobertas importantes: nestas condições futuras, as plantas aumentam a sua taxa de fotossíntese, mas a sua taxa de respiração à luz mantém-se consistente com as condições atuais.
Aumentar a taxa de fotossíntese significa que a planta pode produzir mais sacarose e amido, os alimentos de que necessita para sobreviver.
“A maior parte do carbono fixado na fotossíntese transforma-se em amido [para usar mais tarde] – como pôr dinheiro na conta bancária – ou em sacarose (açúcar de mesa) para usar agora – como comprar um cone de gelado”, compara Thomas D. Sharkey, Professor Distinto da Universidade no PRL. “A observação mais surpreendente foi que o carbono extra em condições de muita luz e muito dióxido de carbono foi muito mais para o amido (aumento de 76%) do que para a sacarose (aumento de 41%). Isto pode ajudar as plantas a tornarem-se mais resistentes porque terão carbono extra para crescimento ou defesa”.
O aumento das taxas de fotossíntese também pode levar a plantas maiores, uma vez que a planta está a produzir mais alimentos para si própria. Isto pode potencialmente levar a maiores rendimentos das culturas que comemos.
Mas uma questão que persiste é que as plantas também perdem algum carbono durante a fotossíntese – que poderia estar a utilizar para produzir alimentos. Durante um processo conhecido como respiração à luz, ou RL, o CO2 é libertado pela planta.
Este estudo concluiu que a RL permanece constante nas condições atuais e futuras. Isto significa que a taxa a que o CO2 é libertado pela planta através da via RL é a mesma, apesar do aumento da fotossíntese.
Métodos inovadores
Os investigadores utilizaram uma técnica única para medir a RL. Normalmente, é medida utilizando métodos de troca de gases, como os métodos Laisk ou Kok. No entanto, estes só funcionam em condições de pouca luz.
“É por isso que este estudo é único”, explicou Xu. “Utilizámos uma nova abordagem para medir a RL em condições de luz elevada que não pode ser medida utilizando o método antigo.”
Xu utilizou um método conhecido como análise do fluxo metabólico isotopicamente não estacionário, ou INST-MFA, para analisar as trocas gasosas em condições HLHC. Este é testado e comprovado em estudos de bactérias e fungos, mas só foi utilizado numa mão-cheia de estudos de plantas na última década.
“Com este estudo, sabemos que muitas coisas mudam [em condições futuras], incluindo a fotossíntese, a fotorrespiração e a respiração à luz”, disse Xu. “Isto deu-nos uma pista para trabalhos futuros”.
