Elucidando o papel do fitocromo b1: na respostas circadianas, estomáticas e metabólicas do tomateiro sob diferentes horários de rega

Abstract

O constante aumento populacional gera uma crescente demanda por alimentos e, consequentemente, maior exigência por produtividade agrícola. No entanto, essa intensificação produtiva não pode ser acompanhada por um aumento proporcional no uso de recursos hídricos, tendo em vista que a água doce disponível é limitada e está se tornando cada vez mais escassa. Diante desse cenário, compreender e otimizar o uso da água pelas plantas torna-se fundamental para garantir a sustentabilidade agrícola e ambiental. Neste estudo, investigou-se o papel do fotorreceptor fitocromo B1 na modulação do relógio circadiano do tomateiro (Solanum lycopersicum) submetido a regas em horários distintos. Os resultados demonstraram que o horário de rega modulou o crescimento das plantas do tipo selvagem (WT), com destaque para aquelas irrigadas ao entardecer, enquanto o mutante PHYTOCHROME B1 (phyB1) foi insensível aos tratamentos. Além disso, observou-se maior condutância estomática (gs) e maior eficiência de abertura dos estômatos nas plantas WT irrigadas no final do dia, efeitos não observados no mutante phyB1. O metabolismo primário também foi afetado de maneira depende do fitocromo B1, com alterações especificas nos níveis de carboidratos e ácidos orgânicos em plantas WT. Essas respostas metabólicas foram ausentes ou atenuadas no mutante phyB1. Em conjunto, os resultados obtidos sugerem que a percepção da luz vermelha, medida por fitocromos, e sua integração ao relógio circadiano são fundamentais para sincronizar metabolismo, uso da água e crescimento. Assim, a coordenação entre sinais ambientais (luz e disponibilidade de água) e mecanismos endógenos configura-se como um fator determinante para a eficiência fisiológica do tomateiro. Palavras-chave: Relógio circadiano; eficiência do uso da água; fitocromo; sinalização luminosa; dinâmica estomática.Constant population growth results in an increasing demand for food, necessitating a rise in agricultural production. However, this increase must not be accompanied by a proportional increase in water consumption, as water is expected to become a scarce resource in the coming years. Therefore, research focused on understanding and improving water use efficiency (WUE) in plants is crucial for environmental security. In this dissertation, we investigated the interaction between the light receptor phytochrome B1 (phyB1) and the modulation of the circadian clock in tomato plants (Solanum lycopersicum). Our results demonstrate that the timing of watering shaped the growth of wild-type (WT) plants when irrigated at dusk, whereas phyB1 mutants were insensitive to the treatments. Additionally, watering time modulated stomatal dynamics in the WT, plants watered at dusk showed an increase in stomatal conductance (gs) and greater efficiency in stomatal kinetics, a response absent in the mutant. Furthermore, watering time influenced the primary metabolism of tomato plants in a phyB1-dependent manner, with specific alterations in the accumulation of carbohydrates and organic acids in WT plants that did not occur in the mutant. Our findings suggest that red-light perception and its integration with the circadian clock are key factors in the synchronization between metabolism, water use, and growth. Thus, the coordination between environmental signals (light and water availability) and endogenous mechanisms emerges as a determining factor for the physiological efficiency of the tomato plant. Keywords: circadian clock; water use efficiency; phytochromes; light signaling.