No passado, escrevemos sobre pesquisas que mostram que as plantas são melhores em reduzir a compactação do solo do que os subsoladores. Mas como eles podem fazer isso? Bem, a história de hoje nos dá a resposta, cortesia de pesquisadores da Duke University. Obrigado a Robin Smith e Veronique Koch por esta excelente história! Certifique-se de assistir à dança das raízes no vídeo 1:12 no final da história. 
Os pesquisadores da Duke têm estudado algo que acontece muito devagar para nossos olhos verem. Uma equipe do biólogo
Philip Benfey ' Seu laboratório queria ver como as raízes das plantas se enterram no solo. Então eles montaram uma câmera em sementes de arroz brotando em gel transparente, tirando uma nova foto a cada 15 minutos por vários dias após a germinação.
Quando eles reproduziram a filmagem a 15 quadros por segundo, comprimindo 100 horas de crescimento em menos de um minuto, eles viram que as raízes do arroz usam um truque para ganhar sua primeira posição no solo:suas pontas crescentes fazem movimentos semelhantes a saca-rolhas, balançando e enrolamento em um caminho helicoidal.
Ao usar suas imagens de lapso de tempo, juntamente com um robô parecido com uma raiz para testar ideias, os pesquisadores obtiveram
novos insights em como e por que as pontas das raízes das plantas giram à medida que crescem.
A primeira pista veio de outra coisa que a equipe notou:algumas raízes não conseguem fazer a dança do saca-rolhas. O culpado, eles descobriram, é uma mutação em um gene chamado HK1 que os faz crescer diretamente para baixo, em vez de circular e serpentear como outras raízes.
A equipe também observou que as raízes mutantes cresceram duas vezes mais profundas que as normais. O que levantou uma questão:“O que o crescimento típico da ponta em espiral faz pela planta?” disse
Isaiah Taylor , um associado de pós-doutorado no laboratório de Benfey em Duke.
Os movimentos sinuosos nas plantas eram “um fenômeno que fascinava Charles Darwin”, mesmo 150 anos atrás, disse Benfey. No caso dos brotos, há uma utilidade óbvia:entrelaçar e circular facilita o controle enquanto eles sobem em direção à luz do sol. Mas como e por que isso acontece nas raízes era mais um mistério.
Brotar sementes é um desafio, dizem os pesquisadores. Para sobreviver, a primeira pequena raiz que emerge tem que ancorar a planta e sondar para baixo para sugar a água e os nutrientes de que a planta precisa para crescer.
O que os fez pensar:talvez nas pontas das raízes esse crescimento em espiral seja uma estratégia de busca – uma maneira de encontrar o melhor caminho a seguir, disse Taylor.
Em experimentos realizados no laboratório do professor de física
Daniel Goldman na Georgia Tech, observações de raízes de arroz normais e mutantes crescendo sobre uma placa de plástico perfurada revelaram que raízes espirais normais tinham três vezes mais chances de encontrar um buraco e crescer para o outro lado.
Colaboradores da Georgia Tech e da
Universidade da Califórnia, Santa Bárbara construiu um robô macio e flexível que se desenrola de sua ponta como uma raiz e o solta em uma pista de obstáculos que consiste em pinos espaçados de forma desigual.
Para criar o robô, a equipe pegou dois tubos infláveis de plástico e os encaixou um dentro do outro. A alteração da pressão do ar empurrou o tubo interno macio de dentro para fora, fazendo com que o robô se alongasse da ponta. Contrair pares opostos de “músculos” artificiais fazia com que a ponta do robô se dobrasse de um lado para o outro à medida que crescia.
Mesmo sem sensores ou controles sofisticados, a raiz robótica ainda era capaz de passar por obstáculos e encontrar um caminho entre os pinos. Mas quando a curvatura lateral parou, o robô rapidamente ficou preso contra um pino.
Finalmente, a equipe cultivou sementes de arroz normais e mutantes em uma mistura de terra usada para campos de beisebol, para testá-los em obstáculos que uma raiz realmente encontraria no solo. Com certeza, enquanto os mutantes tiveram problemas para se apoiar, as raízes normais com pontas em espiral foram capazes de perfurar.
O crescimento em saca-rolhas da ponta da raiz é coordenado pelo hormônio vegetal auxina, uma substância de crescimento que os pesquisadores acreditam que pode se mover em torno da ponta de uma raiz em crescimento em um padrão de onda. O acúmulo de auxina em um lado da raiz faz com que essas células se alongem menos do que as do outro lado, e a ponta da raiz se dobra nessa direção.
As plantas que carregam a mutação HK1 não podem dançar por causa de um defeito na forma como a auxina é transportada de célula para célula, descobriram os pesquisadores. Bloqueie esse hormônio e as raízes perdem a capacidade de girar.
O trabalho ajuda os cientistas a entender como as raízes crescem em solo duro e compactado.
Este trabalho foi financiado por uma bolsa da National Science Foundation (PHY-1915445, 1237975, GRFP-2015184268), do Howard Hughes Medical Institute, da Gordon and Betty Moore Foundation (GBMF3405), do Foundation for Food and Agricultural Research (534683), National Institutes of Health (GM122968) e Dunn Family Professorship.
CITAÇÃO:“Mechanism and Function of Root Circumnutation,” Isaiah Taylor, Kevin Lehner, Erin McCaskey, Niba Nirmal, Yasemin Ozkan-Aydin, Mason Murray-Cooper, Rashmi Jain, Elliot W. Hawkes, Pamela C. Ronald, Daniel I. Goldman, Philip N. Benfey. Proceedings of the National Academy of Sciences, 19 de fevereiro de 2021. DOI: 10.1073/pnas.2018940118
https://today.duke.edu/2021/02/time-lapse-reveals-hidden-dance-roots
