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Glicina betaína no combate a estresses abióticos

Muitos pesquisadores estão interessados em estudar a glicina betaína devido aos seus potenciais benefícios agronômicos, especialmente em regiões propensas a estresses abióticos.

Ricardo de Andrade
Doutor em Fitotecnia – Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB)

Fábio Ricardo Coutinho Fontes César
Doutor em Fertilidade e Nutrição de Plantas – Esalq/USP

A glicina betaína é uma molécula encontrada em várias plantas e sua síntese ocorre, primariamente, a partir da colina em um processo catalisado por enzimas específicas. A molécula é classificada como osmoprotetora e desempenha papel fundamental na proteção das células vegetais contra estresses abióticos, tais como salinidade, seca e temperaturas extremas.

Glicina betaína melhora a resistência da soja ao estresse térmico
Crédito: Marcus Altoé

A via metabólica da glicina betaína é regulada, em parte, pelas condições ambientais, onde quanto maior o estresse maior será a demanda de síntese do composto pelas plantas. Sob estresse, a planta sintetiza a glicina betaína a partir do aminoácido serina através de uma rota metabólica distinta da que envolve a colina.

A síntese da glicina betaína por meio de uma rota alternativa, ressalta a flexibilidade metabólica de algumas plantas como forma de adaptar-se a diferentes condições ambientais.

Plantas beneficiadas

É interessante notar que, enquanto algumas plantas são capazes de sintetizar glicina betaína em quantidades significativas (beterrabas e espinafres), outras plantas não acumulam glicina betaína ou a produzem em quantidades muito pequenas (soja e algodão).

Essa variação entre as espécies na capacidade de produzir glicina betaína desperta o interesse de pesquisadores que buscam melhorar a resistência das culturas agrícolas a estresses. Entre as principais linhas de pesquisa destaca-se a utilização de biotecnologia e de aplicações exógenas da molécula com objetivo de aumentar a tolerância a estresses abióticos e permitir boas produtividades mesmo em condições desfavoráveis.

Levando em consideração a necessidade crescente de se produzir alimentos e diante do aumento da incidência de estresses na agricultura, técnicas como a utilização exógena de glicina betaína podem auxiliar na obtenção de boas produtividades.

Pesquisas

Muitos pesquisadores estão interessados em estudar a glicina betaína devido aos seus potenciais benefícios agronômicos, especialmente em regiões propensas a estresses abióticos.

A introdução de genes relacionados à síntese de glicina betaína em culturas agrícolas pode melhorar a resistência dessas plantas a condições adversas, mantendo a produtividade em ambientes desafiadores.

Porém, enquanto as transgenias não são efetivas ou desenvolvidas, a aplicação exógena em culturas como soja e algodão podem melhorar a resistência dessas plantas frente aos estresses abióticos e, potencialmente, melhorar a produtividade. Evidências científicas que justificam a aplicação de glicina betaína nessas culturas podem ser verificadas na Tabela 1.

Tabela 1. Efeitos da aplicação de glicina betaína em plantas em função de diferentes estresses abióticos

FunçãoAçãoReferência
Tolerância ao estresse salinoMantém a integridade das células vegetais, equilibrando íons dentro e fora das células;Aumenta a expressão de genes associados à resposta ao estresse salino elevando a tolerância da planta aos danos provocados pela salinidade.Estaji et al. (2019), Desoky et al. (2019)  Dikilitas et al. (2020), Surabhi e Rout (2020), Hamani et al. (2021)
Tolerância à secaMantém a turgescência das células em períodos de deficiência hídrica;Aumenta a atividade antioxidante celular com finalidade de neutralizar e proteger as células de danos oriundos de espécies reativas de oxigênio (ROS) formadas durante o estresse;Acumula-se no citoplasma na forma de osmólito compatível para ajudar a manter a pressão osmótica e a turgescência celular, permitindo que as células continuem funcionando mesmo sob condições de seca;Mantem a atividade do ciclo Calvin, assegurando a continuação da fotossíntese e a produção de energia mesmo com déficit hídrico;Influencia a expressão de genes relacionados à resposta ao estresse hídrico, levando à produção de proteínas e enzimas que melhoram a resistência da planta à seca.Shafiq et al. (2021), Shemi et al. (2021), Nawaz e Wang (2020) Dikilitas et al. (2020), Surabhi e Rout (2020)
Proteção contra estresses térmicosEstabiliza as proteínas e membranas celulares das plantas, protegendo as células contra danos térmicos;Ajuda a regular o equilíbrio hídrico nas células e a manter a turgescência, o que é crucial para a sobrevivência das plantas sob temperaturas extremas;Atua como um soluto compatível;Mantém a fluidez e integridade das membranas celulares ao modificar as propriedades osmóticas da célula.Zhang et al. (2020) Zulfiqar et al. (2022), Dikilitas et al. (2020), Surabhi e Rout (2020)

Vantagens

Alguns estudos sugerem que a glicina betaína pode melhorar a eficiência fotossintética, possivelmente por estabilizar os complexos fotossintéticos ou melhorar o equilíbrio osmótico nas células, estimulando a divisão e expansão celular resultando no aumento da taxa de crescimento e produtividade das culturas.

Os mecanismos de proteção desenvolvidos por meio da glicina betaína fazem deste composto uma valiosa ferramenta, especialmente em plantas expostas a flutuações extremas de temperatura (Figura 1), como é o previsto para a safra 2023/24.

Nesse sentido, muitos pesquisadores estão explorando a possibilidade de aumentar os níveis de glicina betaína em culturas agrícolas com objetivo de melhorar a resistência ao estresse térmico.

Figura 1. Temperatura foliar do algodoeiro em função da aplicação de glicina betaína (esquerda) e sem aplicação (direita).

Fotos: Ricardo de Andrade (Dados não publicados)

Estratégia

Dada a sua capacidade de conferir benefícios múltiplos, a aplicação de glicina betaína é considerada uma estratégia agronômica promissora, especialmente em regiões propensas a estresses abióticos.

No entanto, para que se tenha maior eficiência dessa aplicação, é crucial considerar fatores como o momento da aplicação, concentração e o método de aplicação para maximizar os benefícios e garantir a eficácia da tecnologia.

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