Comunicação radicular induzida por diferentes tipos de substâncias químicas - Franco, Danilo Miralha [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
Devido à natureza séssil, os vegetais estão sujeitos a modificações no ambiente que podem levar a deficiência hídrica, atividade alelopática e herbicida, e necessitam de respostas especificas para responder a elas. As respostas são induzidas pelas modificações, e demandam tempo e energia para serem ativadas. A comunicação vegetal pode ter importante função de processamento de informação, sinalizando sobre um evento estressante de uma planta para outra. Essa sinalização pode otimizar a aptidão de aclimatação ao estresse ambiental. Portanto, investigamos se diferentes tipos de substâncias podem induzir comunicação radicular em plantas de Sorghum bicolor (sorgo). Observando como a sinalização recebida por plantas vizinhas reflete alterações nos parâmetros avaliados, como o crescimento de raiz e parte aérea, trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, atividade de enzimas antioxidantes e expressão de genes do desenvolvimento de raiz. Para isso submetemos plantas de sorgo com 25 dias após semeadura aos tratamentos com manitol, glifosato, extrato de Copaifera langsdorffii (copaíba), ácido indol-3-butírico (IBA) e rutina por 168 horas. Apenas a planta do primeiro vaso teve contato direto com as substâncias, caracterizando-a como planta tratada e a planta sem tratamento como planta vizinha. Os resultados indicam que as plantas vizinhas ao receberem comunicação apresentam redução do desenvolvimento de raiz. Com exceção do tratamento com extrato de copaíba, todos as plantas apresentaram alteração da condutância estomática. A sinalização induzida por plantas com manitol e extrato de copaíba podem alterar a taxa de transporte de elétrons no fotossistema II. Quanto ao conteúdo relativo de água, apenas o glifosato não induziu comunicação para alteração nesse parâmetro. Os resultados da expressão dos genes de desenvolvimento de raiz, indica a divisão dos tratamentos em dois grupos, com substâncias intrínsecas (IBA e rutina) ao metabolismo vegetal que não induzem expressão diferencial dos genes e as extrínsecas (manitol, glifosato e extrato de copaíba) que alteram a expressão dos genes. A sinalização para alteração desses genes só transmitida para plantas vizinhas quando as plantas tratadas também apresentam alteração. Apenas os tratamentos com manitol e glifosato induziram a atividade da enzima peroxidase transmitindo sinalização para as plantas vizinhas que também apresentaram aumento na atividade desta enzima. Para que ocorra a comunicação radicular de uma planta com a outra é necessário que uma das plantas receba um estímulo externo, como a aplicação de substâncias de natureza e atividades distintas. Substâncias com atividade características vão induzir o vegetal a produzir respostas, que podem alterar diferentes vias no vegetal e estimular a produção de sinalizadores para a planta vizinha que não foi afetada por aquela substância. Podemos concluir que as plantas de sorgo ao serem afetadas com as diferentes substâncias aplicadas como tratamentos, transmitem sinal para as plantas vizinhas sobre as condições em que se encontram expostas no ambiente. A experiência prévia de estresse ou a memória compartilhada através da comunicação entre plantas é um importante mecanismo de adaptação ao ambiente, pois na natureza nem todos os indivíduos da população serão expostos as alterações ambientais ao mesmo tempo. Porém a inter-relação entre eles pode levar a uma rede de respostas. As plantas vizinhas ao receberem esse sinal podem antecipar respostas aumentando as chances de tolerância às alterações ambientais, o que garante a versatilidade para lidar com estresses abióticos equilibrando as respostas de defesa com o desenvolvimento.

Due to the sessile nature, the plants are subject to changes in the environment that can lead to water deficiency, allelopathic activity and herbicide, and require specific responses to respond to them. Responses are induced by modifications, and it takes time and energy to activate. Plant communication can have an important information processing function, signaling a stressful event from one plant to another plant nearby. This signaling can optimize acclimatization ability to environmental stress. Therefore, we investigate whether different types of substances can induce root communication in sorghum plants. Observing how the signaling received by neighboring plants reflects changes in the parameters evaluated, such as root and shoot growth, gas exchange, chlorophyll a fluorescence, antioxidant enzyme activity and expression of root development genes. In order to do this, we submitted Sorghum bicolor (sorghum) plants 25 days after sowing the treatments with mannitol, glyphosate, Copaifera langsdorffii (copaíba), indole-3-butyric acid (IBA) and rutin for 168 hours. Only the plant that had direct contact with the substances, characterizing it as a treated plant and the untreated plant as a neighboring plant. The results indicate that neighboring plants receiving communication present reduced root development. With the exception of the treatment with copaiba extract, all the plants showed a change in stomatal conductance. Signaling induced by plants with mannitol and copaiba extract may alter the rate of electron transport in photosystem II. Regarding the relative water content, only glyphosate did not induce communication to alter this parameter. The results of the expression of the root development genes indicate the division of the treatments into two groups with intrinsic substances (IBA and rutin) to plant metabolism that do not induce differential expression of the genes and the extrinsic ones (mannitol, glyphosate and copaíba extract) which alter the expression of the genes. Signaling for alteration of these genes is only transmitted to neighboring plants when the treated plants also change. Only treatments with mannitol and glyphosate induced the activity of the peroxidase enzyme, transmitting signaling to neighboring plants that also showed an increase in the activity of this enzyme. For root, communication to occur from one plant to another it is necessary for one of the plants to receive an external stimulus, such as the application of substances of different nature and activities. Substances with characteristic activity will induce the vegetable to produce responses, which can alter different pathways in the plant and stimulate the production of flags for the neighboring plant that has not been affected by that substance. We can conclude that the sorghum plants, when affected with the different substances applied as treatments, transmit signals to neighboring plants about the conditions in which they are exposed in the environment. Previous stress experience or shared memory through plant-to-plant communication is an important mechanism of adaptation to the environment, since in nature not all individuals in the population will be exposed to environmental changes at the same time. However, the interrelationship between them can lead to a network of responses. Neighboring plants receiving this signal can anticipate responses by increasing the chances of tolerance to environmental changes, which ensures the versatility to deal with abiotic stresses by balancing defense responses with development.
Root communication induced by different types of chemical substances
Keywords: Crescimento; Modificação de respostas; Expressão gênica; Estresse; Sinalização de raiz; Growth; Response modification; Gene expression; Stress; Root signaling