Aspectos morfofisiológicos e bioquímicos de plantas de arroz em resposta à elevada concentração de dióxido de carbono

Abstract

O aumento da concentração atmosférica de dióxido de carbono [(CO2)] esperado para os próximos anos tem despertado crescente interesse no conhecimento da função deste gás como um sinal do ambiente envolvido na regulação do crescimento e desenvolvimento de plantas. Ao passo que os efeitos gerais do CO2 sobre o metabolismo são bastante explorados, o mecanismo de alteração no crescimento e no metabolismo de plantas sob elevada [CO 2] é, ainda, pouco compreendido. Nesse contexto, o presente estudo avaliou as respostas morfofisiológicas e metabólicas de plantas de arroz cultivadas sob elevada [CO 2]. Em adição, testou-se a hipótese de que o etileno é o principal hormônio modulador do crescimento e das principais alterações no metabolismo de plantas de arroz crescendo sob elevada [CO2]. Os dados evidenciaram que a limitação na atividade fotossintética em plantas de arroz sob elevada [CO2] é de natureza difusiva e que está relacionada com as alterações observadas na anatomia e nos parâmetros biofísicos da folha. Por outro lado, demonstrou-se que o crescimento de plantas de arroz sob elevada [CO 2] é acompanhado por alterações na regulação de expressão de genes associados à expansão celular e ao metabolismo hormonal. Observou-se também que a elevada [CO 2] e o etileno, isoladamente, induzem o alongamento da parte aérea e inibem o alongamento da raiz primária em plântulas de arroz. Tais modificações são acompanhadas pelo aumento no número de raízes adventícias, o que foi observado em plântulas de arroz crescendo sob elevada [CO2]. Por fim, observou-se que a elevada [CO2] estimula a biossíntese de etileno de maneira dependente da idade da planta e que essa regulação contribui o para maior ganho de biomassa durante o crescimento vegetativo. Essa descoberta reforça, portanto, a hipótese de que não somente os maiores níveis, mas também a regulação temporal da biossíntese de etileno contribui para o desenvolvimento de plantas de arroz sob elevada [CO 2].

The increase in atmospheric carbon dioxide concentration ([CO2]) expected for the next few years has raised the interest of plant researchers in understanding the function of this gas as an environmental signal involved in the plant growth and development regulation. However, while the overall effects of CO2 on metabolism are well explored, the mechanism underlying changes in plant growth and metabolism at elevated [CO2] is still poorly understood. In this context, the present study evaluated the morphophysiological and metabolic responses of rice at elevated [CO2] as well as exploited the role of ethylene in the growth and metabolism in such environmental condition. It has been demonstrated that the limitation of photosynthesis in rice plants at elevated [CO2] is caused by a diffusive instead of a biochemical limitation. It has also been shown that the growth of rice plants at elevated [CO2] is accompanied by changes in the expression of genes associated with cell expansion and hormone metabolism. In addition, the results indicated that either elevated [CO2] or ethylene induce shoot elongation and inhibit primary root growth. Moreover, elevated [CO2] and ethylene also interact to coordinate adventitious roots development in rice seedlings. Finally, it was evidenced that elevated [CO 2] stimulates the biosynthesis of ethylene in an age dependent-manner and such event contributes to the higher biomass gain. These data suggest that not only the higher levels of ethylene but also its temporal biosynthesis regulation contributes to the development of rice plants at elevated [CO2].