Cum respiră plantele sub apă? Știm cu toții că plantele au nevoie de aer pentru a supraviețui – așadar, cum reușesc cele acvatice sau cele scufundate complet să facă față? Cercetătorii încep să descopere mecanismele prin care plantele din zonele umede supraviețuiesc, în speranța că aceste descoperiri vor ajuta la dezvoltarea unor culturi agricole mai rezistente la fenomenele extreme cauzate de schimbările climatice. Cum respiră plantele sub apă? Plantele care cresc în soluri cu conținut ridicat de apă dezvoltă canale de aer numite aerenchim pentru a face față condițiilor de submersie. Takaki Yamauchi și Mikio Nakazono, de la Universitatea Nagoya din Japonia, au combinat rezultatele a două cercetări anterioare pentru a înțelege mecanismul formării aerenchimului lizinogen. Aceste informații ar putea duce la obținerea unor culturi agricole mai robuste. Aerenchimul se formează în frunzele, tulpinile și rădăcinile plantelor și facilitează mișcarea gazelor precum oxigenul, dioxidul de carbon, etilena și metanul atunci când o parte a plantei este sub apă. Există diferite tipuri de aerenchim primar, printre care: aerenchim schizogen – format prin separarea și expansiunea celulelor, aerenchim lizinogen – rezultat din moartea celulară. Lucrarea lui Nakazono și Yamauchi se concentrează asupra celui din urmă. Cum funcționează un aerenchim Cercetătorii încep să descopere mecanismele prin care plantele din zonele umede supraviețuiesc. sursa foto pexels.com Aceste canale de aer ajută plantele și în alte condiții extreme, cum ar fi seceta sau carențele de nutrienți, deoarece reduc energia necesară pentru procesele de „respirație”. „Dacă vom putea controla genetic momentul și cantitatea de aerenchim lizinogen format în rădăcinile culturilor agricole importante, cum sunt porumbul, grâul și soia, pierderile globale de producție ar putea fi reduse considerabil”, explică Nakazono. În caz de inundații, rădăcinile plantelor sunt izolate de aer și, implicit, de oxigen, dioxid de carbon și alte gaze esențiale. Pentru a supraviețui, aerenchimul lizinogen funcționează ca un „snorkel” vegetal, transportând gazele de la porțiunile expuse ale plantei către rădăcinile aflate sub apă. Hormonul vegetal auxina produce aerenchimul lizinogen Nivelurile scăzute de azot și fosfor cresc sensibilitatea la etilenă și stimulează formarea aerenchimului. sursa foto pexels.com Nakazono și Yamauchi au observat că hormonul vegetal auxina este necesar pentru formarea aerenchimului lizinogen în timpul creșterii normale a rădăcinii, iar alte două elemente declanșează răspunsul la inundații: enzima RBOH (homolog al oxidazei respiratorii) și specii reactive de oxigen (ROS). Aceste observații au fost făcute prin teste de coexprimare temporară, urmate de detectarea ROS în planta Nicotiana benthamiana. În timpul inundațiilor, plantele din zonele umede formează cavități ce transportă aer de la suprafață până la rădăcinile scufundate. Aceste cavități se dezvoltă în condiții aerobe și sunt stimulate suplimentar de lipsa oxigenului. Aceasta limitează schimbul de gaze și duce la acumularea de etilenă, care determină producerea enzimei RBOH. RBOH generează ROS, care la rândul lor induc moartea celulară și formarea canalelor de aer. Unele plante au kinaze proteice dependente de calciu, ceea ce înseamnă că RBOH poate fi activată de prezența calciului, declanșând astfel producerea de ROS. Acest mecanism este observat doar după perioade prelungite de deficit de oxigen, potrivit biotechniques.com. Aerenchimul lizinogen poate apărea și la plantele terestre Hormonul vegetal auxina este necesar pentru formarea aerenchimului lizinogen în timpul creșterii normale a rădăcinii. sursa foto pexels.com Deși aerenchimul lizinogen se formează mai ales la plantele din medii umede, el poate apărea și la plante care cresc în soluri uscate sau sărace în nutrienți. Cercetătorii au descoperit că nivelurile scăzute de azot și fosfor cresc sensibilitatea la etilenă și stimulează formarea aerenchimului. „Această creștere a sensibilității la etilenă ar putea fi o strategie eficientă pentru stimularea formării de aerenchim chiar și în absența unor condiții de difuzie limitată a gazelor”, explică Yamauchi. Etilena a fost de asemenea identificată ca factor declanșator al formării aerenchimului lizinogen și la plantele de porumb, sugerând că acest mecanism ar putea fi folosit pentru a îmbunătăți rezistența culturilor agricole la inundații și alte condiții extreme. Deși mecanismele exacte ale formării acestor „snorkeluri vegetale” rămân în mare parte necunoscute, ele ar putea juca un rol esențial în asigurarea securității alimentare în fața schimbărilor climatice. Citește și: Viaţa secretă a plantelor carnivore (VIDEO SPECTACULOS)