Aplicação de silício como estratégia para promover a resiliência do castanheiro às alterações climáticas

Estudos recentes realizados pelo nosso grupo de investigação mostraram que a presença de associações micorrízicas contribuiu para a melhoria da tolerância de C. sativa à co-exposição ao calor e à secura, promovendo a ativação precoce de respostas de defesa e limitando, em parte, os impactos negativos do stress no crescimento vegetal [2,3]. No entanto, a proteção conferida por essas associações pode não ser suficiente para garantir um desempenho ótimo sob condições de stress severo, o que exige a exploração de estratégias complementares para potenciar a resiliência das plantas. Nas últimas décadas, a aplicação de moléculas elicitadoras tem vindo a ganhar relevância, devido ao seu papel na modulação de diversos aspetos da fisiologia vegetal e na promoção precoce de vias de defesa, que frequentemente resultam numa maior capacidade de resposta a desafios ambientais adversos [4]. Entre os diversos compostos estudados, o silício (Si) destaca--se pelo seu envolvimento na mitigação dos efeitos do stress térmico e hídrico, nomeadamente através da manutenção das relações hídricas, do reforço da integridade estrutural dos tecidos e da ativação do metabolismo antioxidante [5].

Assim, este estudo teve como principal objetivo avaliar se a aplicação foliar deste elemento é capaz de reforçar a resiliência climática de plantas de castanheiro previamente inoculadas com fungos micorrízicos, em resposta à co-exposição a temperaturas elevadas e à secura.

Para tal, plantas jovens de castanheiro (3 meses de idade) produzidas in vitro e previamente inoculadas, também em condições in vitro, com o fungo ectomicorrízico Paxillus involutus, foram tratadas com Si (1 mM; silicato de sódio) por pulverização foliar, duas vezes ao longo de uma semana, sob condições controladas de temperatura (25 ºC), fotoperíodo (16 h luz/8 h obscuridade) e radiação luminosa (120 µmol m-2 s-1). Em paralelo, um grupo de plantas foi pulverizado apenas com água desionizada. Após esse período, metade das plantas pré--tratadas com ou sem Si foi submetida à ação combinada de calor (42 ºC; 4 h d-1) e secura (supressão da rega até o solo atingir 25% da capacidade de retenção de água) durante 21 dias, enquanto as restantes permaneceram em condições ótimas de crescimento. A aplicação do Si foi repetida uma vez por semana, durante o período de exposição ao stress. Para cada situação experimental, foram consideradas 5 réplicas biológicas independentes.

Os resultados obtidos evidenciaram que, apesar da presença de micorrizas, a exposição ao stress com binado causou impactos negativos no crescimento vegetal (área foliar, conteúdo relativo de água e produção de novas folhas).

No entanto, a aplicação exógena de Si demonstrou ser capaz de mitigar esses efeitos, promovendo um aumento no conteúdo relativo de água e na área foliar, confirmando dados prévios sobre o papel deste elemento na manutenção das relações hídricas e do desenvolvimento vegetal sob condições de stress [5]. Quanto ao desempenho fotossintético, verificou-se que a exposição ao stress não induziu limitações significativas, sugerindo que a simbiose com P. involutus contribuiu para a resiliência fisiológica das plantas, corroborando os resultados obtidos em estudos recentes do nosso grupo de investigação [2, 3]. Por sua vez, a coaplicação de Si resultou num aumento da eficiência do uso da água, embora essa melhoria não se tenha traduzido num aumento significativo na taxa de assimilação líquida de carbono. Estes resultados, em conjunto com a análise biométrica, sugerem que a regulação mediada pelo Si parece promover mecanismos compensatórios, estimulando uma utilização eficiente dos recursos hídricos e energéticos.

Dado que o Si é amplamente reconhecido por modular o metabolismo oxidativo, o estado redox das plantas foi avaliado tanto a nível radicular quanto foliar. De um modo geral, observou-se que, sob condições de stress combinado, as raízes de castanheiro foram capazes de manter a homeostasia redox, sem sinais de dano oxidativo e com uma redução nos níveis de dois importantes metabolitos antioxidantes: o ascor bato (AsA) e a glutationa (GSH). Em contraste, nas folhas, registou-se um ligeiro aumento no dano membranar, evidenciado pelo aumento no grau de peroxidação lipídica e uma regulação diferencial do sistema antioxidante, com aumento da atividade da enzima antioxidante superóxido dismutase e dos níveis de GSH, mas sem alterações significativas nos teores de AsA e de prolina. Curiosamente, a co aplicação de Si modulou de forma diferencial os níveis de espécies reativas de oxigénio (ROS) e resultou num aumento da prolina nas raízes e folhas das plantas, sem afetar significativamente quaisquer outros metabolitos antioxidantes. Esta observação sugere que a acumulação acrescida de prolina, mediada pela aplicação exógena de Si, desempenhou um papel fundamental na aclimatação das plantas ao stress induzido por calor e secura, permitindo a manutenção de um estado hídrico ade quado e, consequentemente, limitando os efeitos negativos do stress sobre o potencial de crescimento.

De forma global, os resultados deste estudo sugerem que o tratamento exógeno de castanheiros com Si (1 mM) pode potenciar a sua tolerância ao stress combinado de temperaturas elevadas e déficit hídrico, promovendo a eficiência no uso da água, modulando os parâmetros fotossintéticos e aumentando a acumulação de osmólitos, em particular a prolina.

Em conclusão, a integração de estratégias baseadas na aplicação de Si em combinação com a inoculação micorriza revela-se promissora, podendo constituir uma abordagem viável para fortalecer a resiliência do castanheiro às crescentes pressões ambientais impostas pelas alterações climáticas. Atualmente, para validar o conhecimento gerado em laboratório, estão a decorrer ensaios em ambiente de estufa, permitindo avaliar as abordagens desenvolvidas antes de serem testadas em campo.