36.5: Respostas à Seca e às Inundações

A água desempenha um papel significativo no ciclo de vida das plantas. No entanto, a insuficiência ou o excesso de água podem ser prejudiciais e representam uma séria ameaça para as plantas.

Em condições normais, a água captada pela planta evapora de folhas e outras regiões em um processo chamado transpiração. Em alturas de stress de seca, a água que evapora por transpiração excede muito a água absorvida do solo, fazendo com que as plantas murchem. A resposta geral da planta ao stress da seca é a síntese da hormona ácido abscísico que mantém os estomas fechados e reduz a transpiração. Além disso, as plantas podem responder à insuficiência extrema de água ao deixar cair folhas. Esse método, no entanto, reduz a fotossíntese e, consequentemente, dificulta o crescimento das plantas.

Mitigação do stress da seca nas plantas por micróbios

O stress da seca limita o crescimento e a produtividade das plantas nas regiões áridas e semiáridas. No entanto, certos micróbios presentes nas proximidades das plantas podem libertar sinais físicos e químicos que induzem mudanças relacionadas à defesa vegetal em condições de seca. Por exemplo, é relatado que a bactéria do solo Paenibacillus polymyx induz a tolerância à seca em Arabidopsis. O efeito mais significativo dessa bactéria foi observado no crescimento de leguminosas sob stress hídrico. Plantas leguminosas dependem de rizóbio do solo para fixação de nitrogénio - mas o rizóbio é extremamente sensível ao stress da seca, resultando em uma fixação muito baixa de nitrogénio. No entanto, o solo misturado com P. polymyx resulta em um aumento da fixação de nitrogénio por rizóbio e aumento do crescimento da planta do feijão.

O excesso de água é tão desastroso para as plantas como a falta de água. Muita água pode sufocar as plantas reduzindo os espaços aéreos no solo, restringindo assim o oxigénio necessário para a respiração celular. Certas espécies de plantas lenhosas respondem às condições de inundação desenvolvendo um crescimento hipertrófico que aparece como um inchaço de tecidos na base do caule. Esse crescimento hipertrófico pode ajudar na difusão descendente do oxigénio, bem como na potencial ventilação de compostos tóxicos (dióxido de carbono, metano e etanol) formados a partir do metabolismo anaeróbico. Outras respostas adaptativas ao stress das inundações incluem a formação de raízes adventícias, aumento da porosidade radicular através de células especializadas chamadas células de aerênquima, e uma exoderme suberizada para evitar a perda de oxigénio.

Água insuficiente ou em excesso pode representar uma séria ameaça às plantas. Em condições normais, a maioria da água captada por uma planta evapora de suas folhas e em outras partes da planta, por um processo chamado transpiração. O estresse da seca faz com que as plantas murchem, porque a água perdida através da transpiração excede a água absorvida do solo.

As plantas respondem ao estresse da seca sintetizando ácido abíssico e lançando-o nas folhas;este hormônio mantém os estómatos fechados, impedindo a perda de água pela transpiração. Durante a escassez de água, as folhas murchas da grama se dobram em estruturas semelhantes a tubos;o que reduz a perda de água diminuindo a área de superfície da folha exposta ao ar seco. Outras plantas respondem à seca derramando suas folhas para conservar água.

No entanto, as estratégias das folhas de conservação de água também reduzem a fotossíntese. Algumas plantas respondem a sinais químicos liberados por vizinhas, plantas afetadas pela seca preparando-se para uma resposta mais robusta para a seca iminente. Muita água, pelo contrário, pode sufocar uma planta reduzindo o espaço de ar no solo e, assim, restringindo o oxigénio necessário para a respiração celular.

Algumas plantas desenvolveram adaptações estruturais que as capacita a viver em habitats muito húmidos. Por exemplo, muitas espécies de mangue especializaram raízes aéreas chamadas pneumatóforos que permitem que as plantas obtenham oxigénio. Em solo alagado, as plantas que carecem de tais adaptações tornam-se privadas de oxigénio, levando à morte de algumas células no córtex da raiz;este processo gera tubos de ar, que fornecem oxigénio às raízes submersas em água.

O arroz de águas profundas é uma variedade única de arroz que aumenta sua altura durante a inundação, mantendo suas folhas acima das enchentes. Quando submersa, a planta do arroz acumula o hormônio vegetal etileno, levando ao aumento da produção de hormônios chamados giberelinas. Giberelinas estimulam o crescimento vertical da planta.

Os agricultores devem desenvolver tais safras resistentes ao estresse para acompanhar a demanda em meio às mudanças climáticas e as imprevisíveis condições do tempo.