Ciência e Saúde

COMO RESPONDEM AS PLANTAS À POLUIÇÃO? UM ESTUDO EM TOMATEIROS

Para responder a essa questão, Bruno Sousa, estudante da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), estudou o metabolismo de tomateiros expostos a um dos contaminantes mais abundantes no meio ambiente, o diclofenac. Por Álvaro Paralta.

Usando Solanum lycopersicum L. cv Micro-Tom, uma variedade de tomateiro, Bruno Sousa partiu à descoberta dos mecanismos de resposta desta planta, quando exposta a um dos contaminantes mais abundantes no meio ambiente – o diclofenac.

“Esta ideia surgiu de uma linha de investigação que tem vindo a ser desenvolvida em laboratório, em que nós queremos estudar o efeito de alguns poluentes nas plantas e ver como é que elas respondem a esses poluentes. Neste âmbito, sugeri o diclofenac por ser um dos poluentes mais preocupantes neste momento e mais abundantes no meio ambiente.” – contou Jorge Teixeira, orientador de Bruno, no mestrado em Biologia Funcional e Biotecnologia de Plantas, da FCUP.

Definido o ponto de partida, a investigação avançou no sentido de estudar os mecanismos internos desencadeados pela planta quando sujeita a esta exposição, focando-se no metabolismo da glutationa (GSH), um metabolito importante em processos biológicos, tanto nas plantas, como nos seres humanos.

Para além da destoxificação através do metabolismo referido, foi também estudado o sistema antioxidante em resposta às condições anteriores.

“Dividi o trabalho em dois grandes temas: o metabolismo da glutationa e o sistema anti-oxidante.” – afirmou Bruno Sousa.

Como foi demonstrado, o processo de destoxificação com base na GSH, na espécie estudada, envolve a junção entre o contaminante e a GSH, formando o complexo GSH-contaminante. Esta junção é feita por um conjunto de enzimas, as glutationa-S-transferases (GST). Este processo é a base da destoxificação celular recorrendo à glutationa, em resposta à presença de diclofenac.

“Um dos passos principais da destoxificação é as GST fazerem uma conjugação entre o contaminante e a glutationa.” – expôs o estudante.

Como se chegou a esta relação? O primeiro passo foi fazer o ensaio das enzimas GST. Em condições de concentração crescente de contaminante, foi medida a atividade das GST na planta, por espetrofotometria. O que se verificou foi que a atividade das GST na planta aumentou, com o aumento da concentração do substrato. Daí percebeu-se que a GST estaria envolvida na conjugação da GSH com o contaminante.

“Há dez classes de GSTs em plantas, mas a nível de conjugação a contaminantes, as mais importantes são as pertencentes às classes phi e tau” – referiu Bruno Sousa.

O complexo GSH-contaminante, formado com o auxílio das GST, permite com que o contaminante permaneça na sua forma conjugada, formando um metabolito não tóxico para a planta. O destino deste complexo ainda não é conhecido, mas, segundo o investigador: “o mais provável é que seja armazenado no vacúolo e que fique lá”.

Quanto ao sistema antioxidante, sabe-se que a glutationa existe na planta sob duas formas: reduzida e oxidada. Apenas a forma reduzida é capaz de realizar a conjugação referida. Ou seja, a glutationa na forma oxidada não é funcional do ponto de vista da destoxificação.

A GSH no estado oxidado surge da interação com espécies reativas de oxigénio. A glutationa vai reduzindo estas espécies reativas, tornando-se oxidada. Apesar disto, a planta tem uma enzima, a glutationa redutase (GR), que permite “reciclar” a GSH neste estado, tornando-a funcional do ponto de vista metabólico. Esta enzima é capaz de reduzir a GSH oxidada, convertendo-a na sua forma reduzida.

“À medida que a glutationa [oxidada] ia diminuindo, a reduzida mantinha-se a nível constante. A diminuição é sempre na parte oxidada, então, pensei que a planta ia pegando na oxidada que existia, reduzindo-a. Essa reduzida ia ser conjugada, daí essa redução ser na parte oxidada, porque estava a ser regenerada para ser usada na destoxificação.” – explicou o investigador. “Neste mecanismo de destoxificação de diclofenac, a planta foca-se mais na regeneração da [glutationa] que já existe, oxidada, do que na síntese de novo desse metabolito.” – acrescentou.

Os resultados obtidos sugerem uma diminuição a nível biométrico da parte aérea das plantas expostas a concentrações muito elevadas de contaminante, embora não tenha sido detetado atraso a nível da maturação das plantas, pois atingiram simultaneamente a fase de fruto, com rendimento semelhante.

“Acerca do stress induzido nas plantas pelo diclofenac, os resultados mostram que estas sofreram stress oxidativo, devido à acumulação de espécies reativas de oxigénio que, em níveis elevados, levaram à ocorrência de peroxidação lipídica e danos na integridade membranar das células na raiz.” – como é referido na dissertação.

A resposta a este contaminante parece ter sido sistémica, embora os resultados evidenciem que o processo de destoxificação esteja confinado maioritariamente à raiz.

Segundo o investigador, esta espécie poderia ser utilizada, por exemplo, em cultivo em grande escala, ou com a finalidade de purificar um meio contaminado com este poluente. Para além de remover o contaminante do meio, a espécie pode ser comercializada, pois os frutos não acumularam este composto, aumentando o rendimento da produção.

“É uma alternativa verde, porque ao estarmos a criar plantas, não há qualquer desvantagem para o meio ambiente, e ao mesmo tempo estamos a remover o contaminante do meio.” – defendeu o estudante.

Bruno Sousa estudou o metabolismo de tomateiros expostos a diclofenac. Fotografia: Miguel Marques Ribeiro.
Bruno Sousa estudou o metabolismo em tomateiros expostos a diclofenac. Fotografia: Miguel Marques Ribeiro.

Com este trabalho, Bruno Sousa foi distinguido como a melhor apresentação oral em “Agrofood & Enviroment” no Encontro de Jovens Investigadores da Universidade do Porto de 2018. “Não estava à espera, mas fiquei feliz, porque foi uma distinção.”- comentou o investigador.