Pesquisadores usam a armadura molecular do próprio tomate para criar uma variedade resistente ao frio sem sacrificar seu crescimento
Pesquisadores do Centro de Pesquisa em Genômica Agrícola (CRAG) na Espanha descobriram um mecanismo fundamental que permite que as plantas de tomate resistam a baixas temperaturas sem comprometer seu crescimento. Ao modificar o equilíbrio de esteróis glicosilados (GS)nas membranas celulares, os pesquisadores possibilitaram que as plantas mantivessem sua estrutura e metabolismo estáveis diante do frio, um avanço que pode melhorar a produtividade agrícola em climas extremos e reduzir as perdas associadas às mudanças climáticas.
O estudo, liderado pelos cientistas Albert Ferrer e Teresa Altabella, da Universidade de Barcelona, no CRAG, e publicado na revista Plant Physiology, abre caminho para o desenvolvimento de variedades de tomate (Solanum lycopersicum) mais robustas.
O Calcanhar de Aquiles do Tomate
Devido à sua origem tropical, o tomate é notoriamente sensível a baixas temperaturas, especialmente aquelas na faixa de 0 a 12 °C. A temperatura ideal para o cultivo de tomates situa-se entre 20 e 28 °C, e temperaturas abaixo de 10 a 12 °C afetam negativamente seu desenvolvimento.
Até agora, a maioria dos estudos sobre resistência ao frio tem se concentrado em plantas onde os esteróis glicosilados são minoritários. Mas, em tomates e na família Solanaceae em geral, os esteróis glicosilados (GS) são a forma predominante de esteróis em suas membranas. Pesquisadores do CRAG demonstraram que esses GS atuam como sensores essenciais que detectam o estresse por frio e ativam mecanismos moleculares de proteção.
O Segredo do “Pré-condicionamento”
Para testar essa função, a equipe trabalhou com linhagens transgênicas da variedade MicroTom®. Eles aumentaram a produção de GS superexpressando a enzima SlSGT2 (plantas SGT2ox) e diminuíram a GS silenciando a expressão da enzima SlSGT1 (plantas SGT1ami). Essas duas enzimas são responsáveis pela síntese de GS. O resultado foi claro e, segundo Albert Ferrer, pesquisador do CRAG e coautor do estudo, “não é comum observar fenótipos antagônicos tão claros”:
- Plantas superexpressando a enzima SGT2 (SGT2ox), com níveis aumentados de GS, apresentaram tolerância ao frio significativamente maior.
- Plantas com a enzima SlSGT1 silenciada (SGT1ami), que reduziu os níveis de GS, apresentaram maior sensibilidade ao frio.
A chave para a resistência reside no fato de que altos níveis de GS estabilizam a membrana plasmática. Além disso, esses esteróis glicosilados conferem à planta um "estado pré-condicionado" de resposta ao estresse, ou seja, uma resposta antecipatória mesmo antes da exposição ao frio.
Esse estado protetor envolve a ativação molecular precoce das defesas
Ativação hormonal: A sinalização do jasmonato (como JA e JA-Ile), hormônios cruciais na resposta ao estresse, é ativada. Plantas tolerantes ao SGT2ox acumularam até 3,5 vezes mais jasmonatos do que plantas controle.
Mecanismos de defesa: Essa sinalização hormonal prepara a planta ativando genes de resposta ao frio (SlCBF1 e SlDRCi7) e aumentando sua capacidade de lidar com danos oxidativos, elevando a atividade de enzimas como catalase (CAT), peroxidase (POD) e glutationa S-transferase (GST). Houve também um maior acúmulo de poliaminas, como a putrescina, que contribuem para a proteção celular.
Implicações Agronômicas
O grande potencial biotecnológico desta pesquisa reside no fato de que, ao contrário de outras modificações genéticas, o aumento de GS não teve efeito negativo no crescimento ou desenvolvimento da planta em condições normais de cultivo.
“Mostramos que os esteróis glicosilados não apenas protegem a membrana, mas também ativam uma resposta molecular completa que prepara a planta para suportar o frio”, explica Teresa Altabella, pesquisadora do CRAG e coautora do estudo.
A modificação dessas vias metabólicas pode ser uma estratégia viável para a agricultura, pois permitiria o desenvolvimento de variedades de tomate mais resistentes para cultivo em campos expostos a baixas temperaturas ou em estufas que não necessitam de aquecimento, resultando em um benefício significativo em termos de rendimento e produtividade.
