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36.5: Respostas à Seca e às Inundações
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Responses to Drought and Flooding
 
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36.5: Responses to Drought and Flooding

36.5: Respostas à Seca e às Inundações

Water plays a significant role in the life cycle of plants. However, insufficient or excess of water can be detrimental and pose a serious threat to plants.

Under normal conditions, water taken up by the plant evaporates from leaves and other parts in a process called transpiration. In times of drought stress, water that evaporates by transpiration far exceeds the water absorbed from the soil, causing plants to wilt. The general plant response to drought stress is the synthesis of hormone abscisic acid that keeps stomata closed and reduces transpiration. Additionally, plants may respond to extreme water insufficiency by shedding leaves. This method, however, reduces photosynthesis and consequently hampers plant growth.

Mitigation of drought stress in plants by microbes

Drought stress limits the growth and productivity of plants in arid and semi-arid regions. However, certain microbes present in the vicinity of plants may release physical and chemical signals that induce changes related to plant defense under drought conditions. For example, the soil bacterium Paenibacillus polymyx is reported to induce drought tolerance in Arabidopsis. The most significant effect of this bacteria was observed in the growth of legumes under water stress. Leguminous plants depend on soil rhizobium for nitrogen fixation - but rhizobia are extremely sensitive to drought stress, resulting in very low nitrogen fixation. However, soil mixed with P. polymyx resulted in increased nitrogen fixation by rhizobium and increased growth of the bean plant.

Excess water is equally as disastrous to plants as a lack of water. Too much water can suffocate plants by reducing air spaces in the soil, thereby restricting oxygen needed for cellular respiration. Certain woody plant species respond to flood conditions by developing hypertrophic growth that appears as swelling of tissues at the stem base. This hypertrophic growth may aid in the downward diffusion of oxygen as well as potential venting of toxic compounds (carbon dioxide, methane, and ethanol) formed from anaerobic metabolism. Other adaptive responses to flood stress include the formation of adventitious roots, increases in root porosity via specialized cells called aerenchyma cells, and a suberized exodermis to prevent loss of oxygen.

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.


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