Fisiologia do Estresse em Plantas

A seca, a salinidade, o alagamento, o calor e o frio ameaçam a sobrevivência das plantas, e a fisiologia do estresse em plantas examina como as plantas percebem esses desafios abióticos e montam respostas protetoras para tolerá-los.

Definition

A fisiologia do estresse em plantas é o estudo de como as plantas respondem e se adaptam a condições abióticas adversas que perturbam seu funcionamento normal, e os mecanismos que conferem tolerância.

Scope

Este tópico abrange os principais estresses abióticos — déficit hídrico, salinidade, temperaturas extremas, alagamento e estresse oxidativo — os mecanismos pelos quais as plantas os percebem, e as respostas fisiológicas e moleculares, incluindo ajuste osmótico, sinalização por ácido abscísico e defesas antioxidantes.

Core questions

• Como as plantas percebem o déficit hídrico, a salinidade e o estresse térmico?
• Quais mecanismos fisiológicos e moleculares conferem tolerância a esses estresses?
• Como as plantas se protegem contra o dano oxidativo que acompanha muitos estresses?

Key theories

Resposta ao estresse mediada por ácido abscísico

Estresses relacionados à água aumentam o ácido abscísico, que fecha os estômatos e ativa genes responsivos ao estresse, coordenando a defesa da planta contra a desidratação.

Ajuste e proteção osmótica

As plantas acumulam solutos compatíveis e proteínas protetoras para manter a turgidez celular e estabilizar macromoléculas, enquanto os sistemas antioxidantes limitam as espécies reativas de oxigênio geradas sob estresse.

Mechanisms

Sob déficit hídrico ou alta salinidade, as plantas sintetizam ácido abscísico, que é percebido pelos receptores PYR/PYL para inibir as proteinas fosfatases e desencadear o fechamento estomático e a expressão de genes de estresse. As células acumulam osmolitos compatíveis, como prolina e glicina betaína, para diminuir o potencial hídrico sem perturbar o metabolismo, e produzem proteínas protetoras como as proteínas LEA e chaperonas. Como muitos estresses elevam as espécies reativas de oxigênio, sistemas antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos as eliminam; o frio e o calor adicionalmente desencadeiam respostas de proteção de membrana e proteínas, como as proteínas de choque térmico.

Clinical relevance

O estresse abiótico é a principal causa de perda de rendimento de culturas em todo o mundo, portanto, a compreensão da fisiologia do estresse impulsiona o melhoramento e a engenharia de culturas tolerantes à seca, salinidade e temperatura, cruciais para a segurança alimentar em um clima em mudança.

History

Antes amplamente descritiva, a fisiologia do estresse em plantas tornou-se mecanicista através da identificação de componentes de sinalização do ácido abscísico, fatores de transcrição responsivos ao estresse e transportadores de íons, muito disso por meio da genética molecular em plantas modelo.

Key figures

• Hans Kende
• Jian-Kang Zhu

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

O que é estresse abiótico?

Estresse abiótico é o dano causado às plantas por fatores ambientais não vivos, como seca, salinidade, temperaturas extremas e alagamento, em oposição ao estresse biótico causado por patógenos e herbívoros.

Como o ácido abscísico ajuda as plantas a sobreviver à seca?

Quando a água é escassa, o ácido abscísico se acumula e sinaliza às células-guarda para fechar os estômatos, reduzindo a perda de água, ao mesmo tempo em que ativa genes que protegem as células da desidratação.