Efeitos da microgravidade em plantas de cana-de-açúcar

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é um planta da família Poaceae que possui uma impressionante capacidade de armazenar sacarose no colmo, o que a torna um significante componente da economia de muitos países. Aproximadamente 100 países produzem cana-de-açúcar em uma área de 22 milhões de hectares no mundo. Por essas razões, diversos estudos sobre a resposta de culturas a estresse ambiental contemplam a cana-de-açúcar. Uma mudança na gravidade pode ser um tipo de estresse abiótico, uma vez que é capaz de gerar respostas rápidas após a estimulação gravitacional. No presente trabalho procurou-se investigar as possíveis alterações morfofisiológicas, bioquímicas e moleculares decorrentes da microgravidade. Aqui são apresentadas as contribuições do experimento de submissão de plantas de cana-de-açúcar à microgravidade através de voo em um veículo VSB-30, Plantas de cana-de-açúcar cultivadas em condições controladas, com 10 dias de desenvolvimento, foram assim submetidas a um período de seis minutos de microgravidade real. As análises morfofisiológicas de raízes e folhas mostraram que as plantas sofreram alteração nos tecidos de condução da seiva e água, padrão de disposição irregular de feixes vasculares, espessamento de paredes celulares, entre outras modificações anatômicas que indicam que a morfologia das plantas foi substancialmente influenciada pela ausência de estímulo gravitacional, além do acúmulo de peróxido de hidrogênio, importante molécula de sinalização em condições de estresse. Foi realizada a extração do RNA e o sequenciamento do RNA através da plataforma Illumina, e estas sequencias estão sendo analisadas. Foram também observadas alterações nas atividades enzimáticas, com aumento na atividade de superóxido dismutase em folhas e redução da atividade de superóxido dismutase e ascorbato peroxidase em raízes. Assim, estes resultados permitem concluir que a alteração da gravidade foi percebida pelas plantas de cana-de-açúcar e o ambiente de microgravidade desencadeou alterações associadas a um processo de sinalização por meio de espécies reativas de oxigênio em condições de estresse. O presente trabalho auxiliou, portanto, a compreender como a gravidade interfere na organização estrutural das plantas, através da comparação da anatomia de plantas submetidas à microgravidade e plantas crescidas em gravidade 1gSugarcane (Saccharum spp.) is a plant from Poaceae family that has an impressive ability to accumulate sucrose in the stalk, making it a significant component of the economy of many countries. About 100 countries produce sugarcane in an area of 22 million hectares worldwide. For this reason, many studies have been done using sugarcane as a plant model in order to improve production. A change in gravity may be one kind of abiotic stress, since it generates rapid responses after stimulation. In this work we decided to investigate the possible morphophysiological, biochemical and molecular changes resulting from microgravity. Here, we present the contributions of an experiment where sugarcane plants were submitted to microgravity flight using a vehicle VSB-30, a sounding rocket developed by Aeronautics and Space Institute teams, in cooperation with the German Space Agency. Sugarcane plants with 10 days older were submitted to a period of six minutes of microgravity using the VSB-30 rocket. The morphophysiological analyses of roots and leaves showed that plants submitted to the flight showed changes in the conduction tissues, irregular pattern of arrangement of vascular bundles and thickening of the cell walls, among other anatomical changes that indicate that the morphology of the plants was substantially influenced by gravitational stimulation, besides the accumulation of hydrogen peroxide, an important signaling molecule in stress conditions. We carried out RNA extraction and sequencing using Illumina platform. Plants subjected to microgravity also showed changes in enzyme activity. It was observed an increased in superoxide dismutase activity in leaves and a decreased in its activity in roots as well as for ascorbate peroxidase activity. Thus, it was concluded that the changes in gravity were perceived by plants, and that microgravity environment triggered changes associated with a reactive oxygen specie signaling process. This work has helped the understanding of how the gravity affects the structural organization of the plants, by comparing the anatomy of plants subjected to microgravity and plants grown in 1g gravit