Luz e giberelinas induzem respostas estruturais da planta em nível celular e, independentemente, estimulam a deposição de lignina nas paredes das fibras do xilema

Abstract

RESUMO: As plantas estão constantemente submetidas às variações de luz no ambiente e os hormônios vegetais são uma das formas de intermediação entre o sinal ambiental e a resposta fisiológica. Dentre eles, as giberelinas (GAs) promovem alterações fisiológicas que regulam os padrões de crescimento e desenvolvimento vegetal. Alterações morfológicas como comprimento dos entrenós e espessura das folhas são respostas bem conhecidas desse hormônio. A manipulação conjunta dos níveis de luz e níveis endógenos de GAs pode influenciar o acúmulo de biomassa da planta ou a sua morfologia em um complexo envolvendo crosstalk em resposta à disponibilidade de luz e GAs. Desse modo testamos a hipótese que luz e as GAs atuariam independentemente em algumas modificações especialmente das fibras do xilema, acúmulo de lignina e demais alterações morfo-anatômicas. Para tanto foram cultivadas plantas de tabaco em ambientes de alta e baixa irradiância com diferentes concentrações de Ácido Giberélico (GA3) e Paclobutrazol (PBZ, inibidor da biossíntese de GAs) em esquema fatorial. Avaliou-se o ganho de biomassa, interceptação da luz, absorbância da folha e teores de pigmentos, alterações morfo-anatômicas das folhas e do caule e quantificação dos teores de lignina no caule. Os resultados fornecem suporte para a hipótese que GAs são capazes de promover alterações fenotípicas em ambientes de alta e de baixa irradiância desencadeando respostas diferentes ao ganho de biomassa, captura de luz, eficiência energética, estruturas anatômicas e lignificação das plantas de tabaco. Conclui-se que luz e GAs atuam de modo aditivo na indução da lignificação e estímulo à diferenciação de fibras. Além disso, tanto as GAs quanto a luz estimulam independentemente a rota dos fenilpropanoides que, em última instância, encontra-se intimamente relacionado a lignificação e espessamento das fibras do xilema. Ainda, as GAs são capazes de restaurar apenas parcialmente as alterações anatômicas no xilema das plantas submetidas ao cultivo sombreado indicando a influência da luz nesses processos

ABSTRACT: Plants are constantly subjected to light variations in the environment and plant hormones interplay between the environmental signal and the physiological response. Among them, the gibberellins (GAs) promote physiological changes that regulates plant growth and development. Morphological changes such as internodes length and leaf thickness are well-known responses of this hormone. The combined manipulation of light levels and endogenous levels of GAs may influence plant biomass accumulation or its morphology in a complex response involving crosstalk between light and Gas availabilities In this way, we test the hypothesis that light and GAs would act independently on those changes, especially stimulating fibers of the xylem vascular bundle lignification, and other morpho-anatomical alterations. For this goal, wild-type tobacco plants were cultivated in high and low irradiance environments with different concentrations of Gibberellic Acid (GA3) and Paclobutrazol (PBZ, an GAs biosynthesis inhibitor) in a factorial scheme. Biomass gain, plant light interception, leaf-level light absorbance and pigment contents, morpho-anatomical changes of the leaves and stem; and quantification of lignin contents in the stem were evaluated. Our results support the hypothesis that GAs are capable of promoting phenotypic changes in high and low irradiance environments, triggering different responses to biomass gain, light capture, energy efficiency, anatomical structures and lignification of tobacco plants. We concluded that light and GAs act in an additive way for the induction of lignification and stimulation the differentiation of interfascicular fibers. In addition, both GAs and light independently of each other stimulate phenylpropanoids pathway, which ultimately is closely related to the lignification and thickening of xylem fibers. Moreover, the GAs are able to partially restore only the anatomical changes in the vascular bundle of the plants submitted to the shaded environment indicating the unique light response to those process