Zahărul ar putea ajuta plantele să crească la temperaturi extreme

, Microbiology  , Katharine Gammon • 22 09 2025

Soarta plantelor se învârte în jurul luminii și a căldurii. Temperaturile extremele pot ucide rapid multe specii, dar chiar și mici schimbări pot avea un impact uriaș, stimulând creșterea rapidă sau omorând plantele. Dar modul exact în care plantele detectează și răspund la diferite combinații de lumină și căldură a rămâne încă un mister. Descifrarea acestor relații complexe este o preocupare tot mai mare pe măsură ce planeta se încălzește.  

De  curând, un grup de cercetători a descoperit că zahărul este un termostat ascuns în plante. Această descoperire pune sub semnul întrebării dovezile anterioare care sugerau că plantele se bazează exclusiv pe două proteine ​​specifice sensibile la lumină pentru a determina când temperaturile cresc și scad. De fapt, plantele se bazează pe mai multe semnale pe parcursul zilei și al nopții pentru a detecta schimbările de lumină solară și de climă. Meng Chen, biolog celular la Universitatea din California, Riverside, a studiat modul în care plantele reacționează la lumină și temperatură timp de două decenii. Chen s-a concentrat în principal pe cele două proteine ​​sensibile la lumină: phyB, care accelerează creșterea, și ELF-3, care acționează în general ca o frână asupra creșterii. Dar se credea că aceste proteine ​​detectează temperaturi ridicate doar noaptea, în timp ce plantele au parte de căldură extremă în timpul zilei.

Pentru a înțelege mai bine ce se întâmplă în condiții de zi, Chen a decis să experimenteze pe Arabidopsis, o plantă mică din familia muștarului, utilizată în mod obișnuit în experimentele de laborator. El și echipa sa au expus plante normale de Arabidopsis la temperaturi diferite, de la 13 la 29 de grade Celsius, și la diferite intensități ale luminii roșii și au urmărit modul în care tulpinile lor se alungesc. Când este cald, plantele dezvoltă tulpini mai lungi pentru a-și menține frunzele mai reci. Contrar așteptărilor lor, cercetătorii au descoperit că phyB poate controla creșterea atât noaptea, cât și în condiții de lumină moderat puternică, similare cu cele pe care le-ar experimenta planta în timpul zilei. Dar phyB a încetat să funcționeze atunci când condițiile de lumină au devenit intense.

„Pentru a putea reacționa la temperatură, planta are nevoie de zahăr.”

Chen și colegii săi au folosit, de asemenea, plante mutante care aveau phyB disfuncțional și cărora le lipseau cloroplastele, organitele responsabile de fotosinteză. Aceste plante au crescut doar în condiții de lumină puternică. Nu puteau detecta temperaturi mai ridicate în întuneric. Oamenii de știință s-au întrebat dacă zahărul ar putea face o diferență. În timpul zilei, plantele stochează energie în amidonul din interiorul cloroplastelor. Noaptea, plantele descompun, în general, acest amidon în zaharuri pentru a-și alimenta metabolismul. Pentru a testa modul în care zahărul ar influența creșterea plantelor, cercetătorii au adăugat glucoză lichidă în mediul de creștere al plantelor lor mutante. Această modificare a permis plantelor să detecteze temperaturi mai ridicate atât în ​​întuneric, cât și la lumină.

„Cumva, pentru a putea reacționa la temperatură, plantele au nevoie de zahăr”, spune Chen. „A fost o surpriză uriașă” să descoperim implicarea zahărului în detectarea temperaturii. Descoperirile ar putea ajuta oamenii de știință să descopere cum să crească plante care pot rezista la temperaturi extreme - atât calde, cât și reci, spune Chen.

O nouă imagine apare, spune Chen: una care arată mai multe sisteme suprapuse în acțiune la diferite momente ale zilei și la temperaturi diferite. În timp ce phyB, în general, nu mai funcționează la intensități luminoase mari, frâna creșterii ELF3 este eliberată la temperaturi ridicate, ceea ce declanșează și eliberarea de zaharoză din cloroplaste, ziua sau noaptea. Cele trei sisteme funcționează concertat. Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.

Înțelegerea modului în care plantele reacționează la temperatură este esențială pentru capacitatea noastră de a continua să hrănim lumea pe măsură ce temperaturile cresc. „Nu vorbim despre transformarea întregii planete într-un cuptor aprins”, spune Chen. „Vorbim despre schimbarea mai amplă a zonelor climatice din cauza creșterii moderate a temperaturii. Chiar și o schimbare de 7 sau 8 grade poate induce de fapt o schimbare foarte dramatică a morfologiei plantelor și, de asemenea, a timpului de înflorire.” Philip Wigge, cercetător în adaptarea plantelor la Institutul Leibniz pentru Culturi Legumicole și Ornamentale de lângă Berlin, Germania, spune că studiul a făcut o treabă elegantă investigând modul în care temperaturile calde din timpul zilei influențează căile de creștere a plantelor.

„Plantele sunt foarte receptive la temperaturile calde, dar mecanismele de bază prin care temperatura este detectată și integrată în creștere și dezvoltare nu sunt pe deplin înțelese”, spune el. „Se știe de câțiva ani că lumina și temperatura interacționează, dar modul în care se întâmplă acest lucru în timpul zilei nu a fost clar.” Wigge, care nu a fost implicat în studiu, spune că va fi interesant de văzut dacă aceste căi sunt observate și la plantele de cultură, cum ar fi grâul și orezul.

Chen intenționează să continue munca de înțelegere a simțurilor la plante. El spune că următorii pași implică identificarea senzorilor din cloroplaste care declanșează eliberarea zahărului și controlează răspunsul la temperatură. În cele din urmă, ar dori să proiecteze sistemul intern de detectare a temperaturii în sine. El speră că o înțelegere mai profundă a modului în care plantele gestionează dansul dintre lumină și căldură va asigura faptul că acestea pot prospera în climatele viitorului.

 

………………………………….

 

Articolul la adresa:  https://nautil.us/sugar-the-secret-plant-thermostat-1232798/