Plantas controladas com luz prometem dispensar agrotóxicos

Redação do Site Inovação Tecnológica

Cientistas descobriram uma maneira de controlar os diferentes processos das plantas - incluindo seu crescimento - usando nada além de luz colorida.
[Imagem: Leonie-Alexa Koch/Universidade de Düsseldorf]

Plantas controladas com luz

Assim que os agrônomos e biólogos se deram conta de que os LEDs fornecem uma "suplementação luminosa" para as plantas, outra luz se acendeu na cabeça dos cientistas: E se a capacidade de produzir luzes de cores muito específicas pudesse ser usada para controlar as plantas de modo bem mais específico?

Foi justamente o que conseguiram agora Rocio Fernandez e uma equipe das universidades East Anglia (Reino Unido) e Dusseldorf (Alemanha).

Eles descobriram como controlar processos biológicos nas plantas - incluindo seu ritmo de crescimento - ativando e desativando diferentes genes usando apenas luz colorida.

A equipe espera que suas descobertas possam levar a novas técnicas para ajudar as plantas a crescer, florescer e se adaptar ao ambiente, permitindo, por exemplo, aumentos no rendimento das culturas.

Optogenética para plantas

Técnicas que usam a luz para controlar processos biológicos, conhecidas como optogenéticas, já estão em uso avançado inclusive nos seres humanos.

Mas usar a optogenética em plantas vinha-se mostrando problemático porque as plantas já interagem fortemente com a luz durante seu crescimento e pela fotossíntese, quando sintetizam os nutrientes que necessitam para se manter e reproduzir. Assim, os genes sensíveis à luz já costumam estar constantemente ativos.

"Mas nós desenvolvemos um sistema especial que supera esse problema e nos permite controlar diferentes processos celulares em plantas usando luz. Agora podemos usar uma luz vermelha para causar a expressão de um gene em um momento preciso, enquanto uma luz branca ambiente pode ser usada como um 'interruptor de desligamento' para reverter o processo. Isso pode ser repetido inúmeras vezes," conta o professor Ben Miller, coordenador da pesquisa.

"Podemos usar esse sistema para manipular respostas fisiológicas nas plantas, por exemplo, sua resposta imune e, talvez, seu desenvolvimento, crescimento, sinalização hormonal e respostas ao estresse.

"Por exemplo, mostramos que as respostas imunológicas das plantas podem ser ativadas e desativadas usando nosso sistema controlado por luz. Se esse sistema for usado nas lavouras, poderíamos potencialmente melhorar as defesas das plantas contra patógenos e causar um impacto melhorando a produtividade," acrescentou Miller.

A equipe batizou seu processo de PULSE, sigla em inglês para "elementos vegetais úteis acionados por luz".
[Imagem: Rocio Ochoa-Fernandez et al. - ]

Riscos e vantagens

Com tantos efeitos induzidos nas plantas, a técnica na verdade vai além da optogenética, chegando aos limites da biologia sintética, um campo controverso entre os pesquisadores que trabalham com animais.

Mas a equipe acredita que a aplicação dessas técnicas na agricultura pode ter ganhos em relação às técnicas também controversas usadas hoje nas plantas. "O uso da luz para controlar processos biológicos é muito menos invasivo e mais reversível do que o uso de produtos químicos ou drogas. Portanto, esse novo sistema nas plantas é uma nova ferramenta realmente interessante para respondermos a questões fundamentais da biologia vegetal," defendeu Miller.

Bibliografia:

Artigo: Optogenetic control of gene expression in plants in the presence of ambient white light
Autores: Rocio Ochoa-Fernandez, Nikolaj B. Abel, Franz-Georg Wieland, Jenia Schlegel, Leonie-Alexa Koch, J. Benjamin Miller, Raphael Engesser, Giovanni Giuriani, Simon M. Brandl, Jens Timmer, Wilfried Weber, Thomas Ott, Rüdiger Simon, Matias D. Zurbriggen
Revista: Nature Methods
DOI: 10.1038/s41592-020-0868-y