2.4.1Aspectos gerais dos estresses combinados
No campo, as culturas estão expostas a uma combinação variada de diversos fatores abióticos, os quais interagem fortemente e podem ocasionar fatores adversos que afetam a produtividade (MUNNS, 2002; MITTLER, 2002). Estresses
47 abióticos, como seca, altas e baixas temperaturas, deficiência de nutrientes e estresse salino podem atrasar o crescimento e o desenvolvimento dos vegetais, diminuindo assim a produtividade das culturas, podendo inclusive causar a morte das plantas (KRASENSKY; JONAK, 2012).
Sob condições naturais, combinações de dois ou mais estresses, como seca + salinidade, salinidade + altas temperaturas e seca + altas temperaturas são comuns em muitas regiões cultivadas ao redor do mundo. Diversos estudos têm demonstrado que os estresses combinados tornam-se mais agudos e letais para o crescimento e desenvolvimento das plantas comparado aos estresses individuais (RIZHSKY et al., 2004; MITTLER, 2006; ANJUM et al., 2008; RAMEGOWDA; SENTHIL-KUMAR, 2015). Os efeitosdo estresse combinado nas plantas dependem principalmente da idade fisiológica da planta, da natureza intrínseca de tolerância ao estresse e dos tipos de estresses aos quais as culturas são expostas simultaneamente (PANDEY et al., 2015).
Estudos têm mostrado que as respostas moleculares e metabólicas atribuídas aos efeitos combinados dos estresses de seca e de alta temperatura, por exemplo, são únicas, e não podem ser extrapoladas baseando-senas respostas desses estresses aplicados isoladamente (MITTLER, 2006). Os efeitos da combinação de seca e temperatura elevada no crescimento e produtividade do milho, cevada, sorgo e diferentes gramíneas têm sido examinado por diversos centros de pesquisa. Em todos os casos, a combinação de seca com temperatura elevada aumentou significativamente os efeitos negativos sobre o crescimento e produtividade das culturas em comparação com os estresses aplicados individualmente (HEYNE; BRUNSON, 1940; SAVIN; NICOLAS, 1996; JAGTAP et al., 1998; JIANG; HUANG, 2001). Além do pouco entendimento dos aspectos fisiológicos relacionados aos mecanismos de aclimação a estresses abióticos múltiplos, pouco se conhece acerca das interações moleculares envolvidas na proteção celular sob condições de dois ou mais estresses distintos (MITTLER, 2006).
Da mesma forma que observado para o padrão bioquímico e fisiológico, as respostas moleculares de plantas de Arabidopsis sob combinação de seca e/ou temperatura elevada apresentaram padrões diferentes daqueles obtidos quando os estresses foram aplicados independentemente (RIZHSKY et al., 2004).
48 Recentemente, considerando todos os genes responsivos à seca e temperatura elevada, observou-se que 60 % do total dos transcritos identificados eram específicos apenas para a condição de estresse combinado (RASMUSSEN et al., 2013). Além disso, genes da via de sinalização da MAPK (MKK9 e MPK20) foram exclusivos do estresse combinado de temperatura elevada e seca em sorgo (JOHNSON et al., 2014).Portanto, isso enfatiza a necessidade de estudos visando compreender as respostas de plantas aos estresses aplicados simultaneamente. 2.4.2Efeitos da combinação da salinidade e temperatura elevada
As áreas agrícolas afetadas pela salinidade estão frequentemente localizadas em regiões áridas ou semiáridas, em que a influência do estresse salino é agravada pela ação simultânea de fatores xerotérmicos, particularmente as altas temperaturas (KUZNESTOV; SHEVYAKOVA, 1997). Tanto a temperatura alta como a salinidade causam um esgotamento no teor de água celular e potencial osmótico. Portanto, plantas crescidas sob altas temperaturas e condições salinas experimentam episódios contantes de estresse hídrico (SHAAR-MOSHEet al., 2017).
Plantas sobestresse térmico (temperatura elevada) geralmente intensificam a transpiração via aumento da condutância estomática, uma tentativa de resfriar a superfície foliar. No entanto, quando esse estresse é aplicado simultaneamente ao tratamento com sais, pode haver incremento na taxa de absorção e do fluxo de íons Na+ e Cl-para a parte aérea das plantas, o que acarretará em altasconcentrações de íons tóxicos nos tecidos vegetais(MITTLER, 2006). Dessa forma, as plantas devem balancear os mecanismos de absorção de água e de íons para evitar efeitos ainda mais drásticos aos componentes celulares.
Outro mecanismo fundamental para aclimatação ao estresse combinado de salinidade + altas temperaturas é a capacidade de manter a homeostase osmótica e, assim,evitar a desnaturação de proteínas de membranas e dessecamento dos tecidos vegetais. Para isso, as plantas produzem e acumulam osmoprotetores, que são compostos bioquímicos que estabilizam proteínas e membranas contra os efeitos desnaturantes das temperaturas elevadas e altas concentrações de sais(KUZNESTOV; SHEVYAKOVA, 1997; YANCEY, 2005).Recentemente, Suzuki e colaboradores (2016) mostraram que a resposta ao estresse combinado de salinidade e temperatura elevada pode ser mediada por ABA.
49 Em tomate, a combinação do estresse salino e temperatura elevada forneceu um nível significativo de proteção para as plantas em relação aos efeitos da salinidade(RIVERO et al., 2013). Os autores relataram que uma resposta específica das plantas ocorreu durante a exposição à combinação dos estresses, havendo acúmulode glicina betaína e trealose, bem como manutenção de uma elevada concentração de K+ e, portanto, uma menor relação Na+/K+ (RIVERO et al., 2013). Além disso, o aumento da transpiração, decorrente do estresse térmico, provavelmente reduziu os danos ao fotossistema II, aumentando assim a taxa de assimilação de CO2 e, em consequência, a taxa de crescimento.
Em Anacardium occidentale, o estresse combinado modulou positivamente o estado redox das plantas (FERREIRA-SILVA et al., 2011). Já em feijão, a homeostase iônica foi menor no estresse combinado (DUTRA et al., 2011). De forma similar, em Jatropha curcas, o que se notou foi uma resposta negativa mais acentuada dos efeitos do estresse salino quando ambos os estresses foram aplicados simultaneamente. Os efeitos negativos incluíram menor assimilação de CO2 e aumento da peroxidação lipídica (SILVA et al., 2013).
Li e colaboradores (2011) investigaram o perfil proteico de plantas de Suaeda salsa submetidas à combinação de estresse salino e temperatura elevada. Os autores relataram que a expressão das proteínas nucleosídeo difosfato quinase 1, proteínas de ligação a clorofila a e b e transportadores ABC foi exclusiva do estresse combinado (LI et al., 2011). Estudos utilizando cevada como modelo experimental revelaram que altas temperaturas podem estimular o crescimento das plantas e mitigar alguns dos efeitos negativos da salinidade, uma resposta atribuída à modulação na transcrição de genes relacionados ao estressesalino (FARALLI et al., 2015).
Em sorgo, um único artigo visando investigar as respostas ao estresse combinado de salinidade e temperatura elevada foi encontrado na literatura, no entanto, o estudo não abordou os fatores moleculares envolvidos nos mecanismos de tolerância a esses estresses. Nesse sentido, Yan e colaboradores (2012) relataram que o tratamento com NaCl diminuiu as taxas fotossintéticas, o que foi atribuído à limitação estomática, mas não restringiu a atividade do fotossistema II (PSII). Em contraste, sob condições de altas temperaturas, a função do PSII foi
50 inibida nas folhas de sorgo, principalmente pela queda da eficiência fotoquímica máxima do PSII (Fv/Fm). No entanto, quando o estresse térmico foi aplicado simultaneamente ao estresse salino, a diminuição nos parâmetros fotoquímicos foi menos acentuada e uma leve diminuição na assimilação de CO2 foi reportada,
indicando, segundo os autores, que o tratamento salino pode ter aumentado a termotolerância e regulado positivamente a fotossíntese (YAN et al., 2012).
De acordo com os achados dos trabalhos citados, observa-se que as respostas frente à combinação de salinidade e temperatura elevada divergem entre as diferentes espécies, podendo ocorrer uma proteção cruzada ou um efeito cumulativo da aplicação dos estresses simultaneamente. Até o presente momento, considerando a mesma espécie, não há relatos sobre alterações no transcriptomade diferentes cultivares e/ou genótipos envolvendo o estresse combinado de salinidade e altas temperaturas.