Cientistas revelam mensageiros químicos que regulam estômatos

Cientistas identificaram os mensageiros químicos que conectam a atividade interna das folhas à abertura dos estômatos, estrutura responsável por permitir a entrada de dióxido de carbono e liberar vapor de água. A pesquisa foi liderada por especialistas da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State).

A equipe internacional de pesquisadores demonstrou que os açúcares gerados na fotossíntese, especialmente sacarose, frutose e glicose, além do ácido maleico, atuam como sinais moleculares entre as células do mesofilo e as células-guarda que controlam os estômatos.

Esses compostos orientam a planta sobre quando abrir ou fechar os poros foliares, regulando a absorção de gás carbônico e a perda de água.

Comunicação entre células

A fotossíntese ocorre nas células do mesofilo, localizadas no interior das folhas. Já os estômatos, localizados na epiderme, funcionam como válvulas de entrada e saída de gases. A abertura dos estômatos depende da ativação de bombas de prótons e canais de íons que influenciam o movimento de água e a pressão nas células-guarda.

O estudo confirma que essa regulação não ocorre apenas por estímulos luminosos diretos, mas também por meio de mensageiros químicos que transitam entre as células. O fluido apoplástico — espaço extracelular entre as células — foi analisado para identificar quais compostos influenciam esse processo.

Foram usados dois modelos vegetais: Arabidopsis thaliana e Vicia faba. O fluido apoplástico foi extraído de folhas expostas à luz vermelha ou mantidas no escuro. As amostras revelaram 448 metabólitos diferentes, um número significativamente maior do que os identificados em estudos anteriores.

Açúcares como sinalizadores

Os experimentos demonstraram que a aplicação externa de sacarose, glicose ou frutose em baixas concentrações aumentou significativamente a abertura estomática sob luz vermelha.

Isso também elevou a absorção de CO2 e a condutância estomática, confirmando o papel ativo dos açúcares como sinalizadores, e não apenas como fontes de energia.

A resposta foi dose-dependente. Concentrações mais elevadas dos mesmos açúcares não produziram o efeito positivo. Em vez disso, causaram fechamento estomático, possivelmente por efeitos osmóticos negativos.

O ácido maleico, um metabólito secundário do ciclo do ácido cítrico, também induziu a abertura estomática, embora com menor impacto em comparação aos açúcares.

Mecanismos moleculares

A atuação dos mensageiros foi detalhada em três níveis: folhas intactas, epiderme isolada e células-guarda individuais. A aplicação de sacarose ativou a fosforilação da bomba de prótons H+-ATPase nas células-guarda, mecanismo essencial para a abertura dos estômatos.

Além disso, a sacarose inibiu canais de ânions do tipo SLAC1, impedindo a saída de cargas negativas e favorecendo a manutenção da pressão osmótica. Com isso, ocorre maior influxo de potássio e água, o que amplia o volume das células-guarda e abre os estômatos.

Testes com mutantes genéticos confirmaram que a ausência da bomba AHA1 ou dos canais SLAC1 reduziu a resposta aos açúcares, reforçando a importância desses componentes.

Implicações do estudo

A descoberta esclarece um mecanismo essencial para o equilíbrio entre fotossíntese e perda de água. Como as plantas não podem se deslocar para escapar de condições adversas, essa regulação fina das trocas gasosas é vital para sua sobrevivência.

"Compreender como as plantas tomam decisões moleculares sobre abrir ou fechar seus estômatos pode nos ajudar a desenvolver culturas mais eficientes no uso da água e mais produtivas em ambientes com luz variável ou seca", afirma Sarah Assmann, autora sênior da pesquisa.

Outras informações em doi.org/10.1038/s41477-025-02078-7