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Samambaia tolerante ao arsênio

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Segundo o artigo publicado por pesquisadores da Universidade de Pardue, EUA, na edição online de junho da revista Plant Cell, a samanbaia – Pteris vittata – é a única espécie vegetal que tem tolerância ao arsênio. De acordo com a pesquisa, essa espécie, além de ser resistente, tem grande capacidade de acumular níveis elevados desse elemento químico tóxico. Ao ser absorvido pelas raízes, o arseniato (ânion AsO43−)  é reduzido a arsenito, transportado ao limbo das folhas, sendo então, armazenado nas células deste vegetal na forma de arsenito livre.

Esse elemento químico é um metalóide, que basicamente significa que tem a propriedade dos metais e não-metais.  Ele pode ser encontrado naturalmente em certos solos e, muitas vezes acaba contaminando as águas subterrâneas.

O objetivo da pesquisa foi o de isolar e caracterizar os genes ACR3 e ACR3;1, responsáveis pela expressão de uma proteína que confere às samambaias tolerância ao arsênio.  Para isso, os pesquisadores utilizaram o método de complementação funcional em leveduras, em que milhares de genes das plantas foram transferidos para os microorganismos, os quais não possuem os genes para resistência. A proteína expressa pelos genes da samambaia é semelhante à bomba de efluxo de arsenito – uma classe de proteínas presentes nas leveduras.

Ao serem expostas ao arsênio, apenas uma parte das leveduras sobreviveu, tendo sido estas as que incorporaram os genes que conferem resistência.  Para confirmar se este era o gene correto, Os cientistas bloquearam o funcionamento do gene (knock down) na planta e a expuseram ao arsênio. Como resultado, as plantas se tornaram intolerantes ao produto tóxico.   

Os pesquisadores descobriram que a expressão do gene ACR3 da samambaia é super regulada pela presença do arsênio nas raízes do esporófito e do gametófito, o que já não ocorre no caso do gene ACR3;1. Para comprovar esse fato, os cientistas impediram a expressão apenas do gene ACR3 e observaram que os gametófitos se tornaram sensíveis ao arsênio, demonstrando que o gene exerce um papel fundamental para que essa estrutura vegetal se torne tolerante ao arsênio.     

Outra descoberta feita pelos pesquisadores foi a localização da proteína expressa pelo gene ACR3 na membrana dos vacúolos dos gametófitos. Eles acreditam que essa proteína funcione como uma bomba de efluxo de arsenito para dentro do vacúolo. De acordo com os estudos, a cópia simples do gene ACR3 está presente em outros organismos, tais como musgos, outras espécies de samambaias e gimnospermas, porém, estão ausentes em angiospermas.

Os cientistas pretendem agora, em uma segunda etapa da pesquisa, tentar transferir o gene que confere tolerância ao arsênio para a espécie Arabdopsis e observar se ela desenvolve a tolerância ao arsênio.


Benefícios ao meio ambiente

    
As descobertas realizadas nessa e em outras pesquisas podem ser muito úteis na relação entre o ser humano e o meio ambiente, tendo em vista a grande carga de poluentes que são constantemente lançados, principalmente, pelas indústrias. A utilização de plantas hiperacumuladoras é uma estratégia de baixo custo para biorremediação de áreas contaminadas com arsênio.

Além da Pteris vittata,  a  Pityrogramma calomelanos também possui a capacidade fisiológica de hiperacumular o arsênio. Sendo assim, a compreensão dos mecanismos fisiológicos, bioquímicos e moleculares que conferem a estas plantas a capacidade de armazenar este metalóide é fundamental para o aprimoramento de técnicas para remediação de solos contaminados.
18/06/2010
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
 

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