Excesso de óxido nítrico bloqueia imunidade sistêmica em plantas

Pesquisadores da University of Kentucky identificaram um mecanismo pelo qual o excesso de óxido nítrico prejudica a imunidade sistêmica de plantas. O estudo mostrou que níveis altos dessa molécula alteram o pH celular, reduzem o movimento do ácido salicílico e comprometem a resistência sistêmica adquirida, conhecida pela sigla SAR. A pesquisa usou Arabidopsis thaliana como modelo.

O trabalho analisou plantas com mutação no gene GSNOR1. Essas plantas acumulam níveis elevados de óxido nítrico. Também apresentam falha na ativação da SAR, uma resposta imune de planta inteira. Essa resposta ocorre após infecção em uma parte da planta e prepara tecidos distantes para novo ataque de patógenos.

Ácido salicílico

Segundo os cientistas, o problema não envolve apenas a produção do sinal de defesa. A planta também precisa transportar esse sinal. O estudo mostrou que o ácido salicílico, molécula associada à defesa vegetal, encontra dificuldade para entrar no sistema de transporte da planta quando o óxido nítrico se acumula em excesso.

Nos mutantes gsnor1, o espaço externo às células ficou mais ácido. O interior celular ficou mais alcalino. Essa mudança afetou a homeostase de pH e criou uma barreira ao movimento do ácido salicílico. O resultado reduziu a entrada do sinal nos tecidos e limitou a ativação da imunidade sistêmica.

Os cientistas relatam que plantas gsnor1 acumulam menos ácido salicílico nos exsudatos de pecíolo após inoculação com Pseudomonas syringae pv. tomato. Esses exsudatos funcionam como proxy experimental para se avaliar compostos associados ao floema. A redução ocorreu mesmo quando outros sinais ligados à SAR permaneceram presentes, como glicerol-3-fosfato e TAS3a.

Menor acúmulo

Os pesquisadores também observaram menor acúmulo de ácido salicílico no apoplasto e nas ceras cuticulares de folhas infectadas. Ensaios com ácido salicílico marcado indicaram menor deslocamento da molécula a partir do tecido tratado. Os autores interpretaram o resultado como evidência de falha na captação celular e, ou, no carregamento para o floema.

A equipe testou a aplicação exógena de ácido salicílico por duas rotas. Quando a molécula foi pulverizada nas folhas, os mutantes continuaram com resposta limitada. Quando o ácido salicílico foi aplicado via solo, as plantas recuperaram a sinalização imune e a SAR. Esse resultado indicou que o sistema de percepção não perdeu a função. A falha principal ocorreu na entrega do sinal pela via foliar.

Efeito direto

O trabalho também avaliou o efeito direto do óxido nítrico sobre a captação de ácido salicílico. Protoplastos de plantas do tipo selvagem receberam doadores de óxido nítrico e ácido salicílico marcado. O aumento do óxido nítrico reduziu a entrada do ácido salicílico de forma dependente da concentração. Tratamentos com peróxido de hidrogênio não produziram o mesmo efeito.

Os cientistas usaram sensores de pH direcionados ao citosol e ao apoplasto para medir a alteração in vivo. Nas plantas gsnor1, os sensores indicaram apoplasto mais ácido e citosol mais alcalino. Esse padrão sustenta o modelo no qual o óxido nítrico em excesso desorganiza gradientes de pH e reduz o transporte de moléculas fracas como o ácido salicílico.

Resistência adquirida

A resistência sistêmica adquirida também falhou em outro mutante com excesso de óxido nítrico, chamado nox1. Esse mutante apresentou menor acúmulo de ácido salicílico nos exsudatos e perda de SAR. Porém, nox1 e gsnor1 mostraram perfis metabólicos diferentes e padrões distintos de localização subcelular do óxido nítrico. O estudo concluiu que a quantidade e a distribuição espacial do óxido nítrico moldam as respostas imunes e metabólicas.

Os resultados reforçam o papel duplo do óxido nítrico na defesa vegetal. A molécula participa da resposta imune, mas exige equilíbrio. Níveis baixos ou altos demais podem prejudicar a SAR. Para os cientistas, a descoberta oferece uma nova forma de analisar resistência a doenças em culturas agrícolas. A planta não precisa apenas produzir sinais de defesa. Ela precisa mover esses sinais até os tecidos certos.

Outras informações em doi.org/10.1126/sciadv.adz4776