A morphophysiological assessment of aerenchyma formation in plants under different conditions of water and oxygen availability

Abstract

Face às mudanças ambientais, aparecem mudanças nas práticas agrícolas. Os fenômenos induzidos pelas alterações climáticas, como as inundações e as secas, tornaram-se mais frequentes e graves, colocando desafios significativos à segurança alimentar global. Enfrentar estes desafios requer uma compreensão profunda da biologia vegetal e das tecnologias agrícolas de ponta. Portanto, esta tese foi construída em quatro capítulos, de acordo com as diretrizes da APP, avaliando temas importantes para uma melhor compreensão das plantas às condições ambientais, principalmente aquelas que são auxiliadas pelo aerênquima. Uma área crucial de pesquisa reside no estudo do aerênquima, um tecido vegetal especializado que permite a disponibilização de oxigênio para partes submersas da planta e está relacionado à perda radial de oxigênio. Esta adaptação é especialmente vital para as plantas aquáticas e as plantas que são propensas ao encharcamento do solo, incluindo culturas essenciais como o milho e o arroz. A compreensão da formação do tecido aerênquima tem implicações de longo alcance para a agricultura, uma vez que pode aumentar a resiliência das culturas contra a seca e o alagamento. Além disso, plantas como as taboas (Typha spp.) agravam o problema ao obstruir os corpos de água, perturbando ainda mais os ecossistemas e as terras agrícolas. O estudo dessas espécies não só ajuda a conceber estratégias para a sua contenção, mas também fornece informações valiosas sobre a ecologia das zonas húmidas. Os pesquisadores exploraram plantas modelo, como o microtom, para desvendar os meandros da adaptação aos estresses abióticos, como secas e alagamentos. Esses estudos com diferentes plantas modelo levaram à descoberta de muitas respostas de sinalização em plantas, que desempenham um papel crucial na regulação do desenvolvimento do aerênquima. Ao compreender estes mecanismos, é possível desenvolver intervenções para promover a formação de aerênquima, aumentando a sua tolerância a condições adversas. Para a resposta ao estresse das plantas, hormônios como a citocinina, a giberelina e o ácido abscísico orquestram a reação da planta aos estressores, modulando o crescimento, o desenvolvimento e as respostas fisiológicas. Compreender a interação entre estes hormônios e a resposta das plantas ao estresse fornece informações para melhorar a resiliência das culturas aos ambientes adversos. À medida que as práticas agrícolas tradicionais são desafiadas, soluções inovadoras, como a agricultura vertical, ganham destaque. A utilização de um ambiente controlado e eficiente de recursos oferecem sustentabilidade à produção agrícola. A integração do conhecimento sobre a formação de aerênquimas, a perda radial de oxigênio e a resposta ao estresse das plantas nesses sistemas pode otimizar ainda mais o crescimento das culturas, garantindo um fornecimento consistente. Portanto, o objetivo da tese foi compreender como um sistema consorciado entre milho e arroz poderia se comportar sob alagamento em relação a um novo mutualismo de fornecimento de oxigênio. Também foi investigado como T. domingensis se comporta exposta ao nitrato de prata e a formação de aerênquima e sua relação com o oxigênio dissolvido por último avaliamos a morfologia do caule do microtom de três variantes hormonais sob três substratos hídricos contrastantes e como são afetadas as variantes às mudanças ambientais.