A macieira (Malus domestica) é uma importante cultura frutífera, mas enquanto de crescimento perene torna a adaptação ao stress especialmente importante. Em regiões salino-alcalinas, o pH elevado e a toxicidade iónica reduzem a vitalidade das raízes, prejudicam a fotossíntese e ameaçam a produtividade e a qualidade dos frutos.
Sabe-se que as estrigolactonas (SLs) ou fito-hormonas implicadas na ramificação moldam a arquitetura das plantas e ajudam-nas a responder à seca, ao frio, à escassez de nutrientes e ao stress relacionado ao sal. No entanto, o papel na tolerância à salinidade em culturas lenhosas permanece obscuro.
A função dos homólogos da Tolerância à Alcalinidade 1 (AT1) também foi estudada principalmente em cereais anuais, deixando uma lacuna na biologia da macieira e no melhoramento genético para resistência ao stress.
Agora, uma equipa de investigação da Universidade Agrícola de Qingdao, da Universidade de Guizhou e da Academia de Ciências Agrícolas de Qingdao desenvolveu um estudo de investigação de como as estrigolactonas regulam a tolerância à salinidade em macieiras. Os resultados da investigação já foram publicados na revista “Horticulture Research”.
Os investigadores usaram mudas de macieira, tratamentos hormonais e materiais transgénicos, e descobriram que o análogo de estrigolactonas GR245DS melhora a tolerância a solos alcalinos e salinos ao ativar um módulo de sinalização MdD53–MdbHLH1– MdAT1.
O trabalho conecta a perceção hormonal com a regulação transcricional e o controlo de espécies reativas de oxigénio (ROS), mostrando como as macieiras traduzem um stress externo do solo em proteção celular. As descobertas inserem um fito-hormona conhecido num novo contexto de stress relevante para pomares.
A equipa de investigadores tratou inicialmente mudas de Malus hupehensis com 50 mM de sal alcalino, 1 mM de GR245DS e 10 mM de TIS108, um inibidor da biossíntese de estrigolactona. O GR245DS reduziu a murcha, preservou o comprimento da raiz e a biomassa seca e fortaleceu a atividade radicular, enquanto o TIS108 intensificou os danos causados pelo stress. Ensaios de coloração e medições bioquímicas mostraram que o tratamento com estrigolactona reduziu o peróxido de hidrogénio (H₂O₂), o ânion superóxido (O₂⁻) e o malondialdeído (MDA), enquanto aumentou a atividade de enzimas antioxidantes.
Para descobrir o mecanismo regulatório por trás da resposta, os investigadores utilizaram sequenciamento de RNA (RNA-seq) e análise de rede de coexpressão génica ponderada (WGCNA), identificando MdbHLH1 como um fator de transcrição chave responsivo a sal alcalino e estrigolactona, a partir de um conjunto compartilhado de 102 genes de resposta essenciais.
Macieiras com superexpressão de MdbHLH1 apresentaram menores taxas de murchamento e menor acumular de espécies reativas de oxigénio do que plantas do tipo selvagem. Testes de interação proteína-proteína em levedura (Y1H), ensaio de deslocamento da mobilidade eletroforética (EMSA) e luciferase dupla (Dual-LUC) confirmaram que MdbHLH1 se liga diretamente ao promotor de MdAT1 e o ativa.
Experiências adicionais mostraram que a superexpressão de MdAT1 reduziu os níveis de H₂O₂. O conteúdo de MdD53 foi reduzido a cerca de metade do nível observado em plantas do tipo selvagem. Ensaios de interação proteica mostraram que MdD53 se liga a MdbHLH1 e suprime essa ativação. Quando a sinalização de estrigolactona promove a degradação de MdD53, MdbHLH1 é libertado para ativar MdAT1, permitindo uma homeostase redox mais forte sob stress.
Os autores do estudo afirmaram que a investigação revela uma cadeia de resposta ao stress que começa com a sinalização hormonal e termina com uma redução mensurável no dano oxidativo. E referiram que o principal avanço não é apenas identificar MdAT1 como um gene de tolerância à alcalinidade em macieiras, mas também mostrar como a ativação é controlada a montante. Nesse modelo, MdD53 funciona como um freio, MdbHLH1 funciona como um interruptor e a sinalização de estrigolactona remove o freio para que a planta possa responder de forma mais eficaz à pressão salina alcalina. Isto torna a via mecanicamente informativa e potencialmente útil para o melhoramento de culturas, em vez de uma única reação defensiva.
As descobertas fornecem alvos candidatos práticos para o melhoramento ou engenharia de materiais de macieiras mais adequados a solos salino-alcalinos. A modulação de MdbHLH1, MdD53 ou MdAT1 pode auxiliar no desenvolvimento de plantas com raízes mais fortes, menor acúmulo de ROS e maior sobrevivência sob stress de pH elevado.
Como as árvores frutíferas são culturas de longa vida, a tolerância ao stress inicial pode ter efeitos duradouros no estabelecimento do pomar, no desenvolvimento da copa e na produtividade futura. Essa via também oferece uma estrutura útil para o estudo de respostas ao stress mediadas por estrigolactonas em outras plantas lenhosas, especialmente onde a homeostase redox, o vigor radicular e a adaptação a ambientes alcalinos e salinos ainda são pouco compreendidos.
Para os investigadores futuros estudos devem testar se o módulo interage com o equilíbrio iónico e outras vias hormonais em condições de campo e se a variação natural nesses genes pode auxiliar na seleção assistida por marcadores.
