Exercícios: As fitormonas

O que é um fitormônio e em que ele se distingue de um hormônio animal quanto ao seu local de produção, ao seu transporte e às suas células-alvo?

Cite dois fitormônios (por exemplo, auxinas, giberelinas, citocininas, etileno ou ácido abscísico) e descreva o efeito principal de cada um na planta.

Defina tropismo e diferencie fototropismo, geotropismo e tigmotropismo, indicando o estímulo e um exemplo de resposta em cada caso.

Mencione os cinco fitormônios clássicos (auxinas, giberelinas, citocininas, etileno e ácido abscísico) e associe cada um a um processo característico (alongamento do caule, crescimento do fruto, divisão celular, maturação, dormência e fechamento dos estômatos).

Explique o que é o fototropismo e justifique por que se trata de uma resposta lenta de crescimento diferencial e não de um movimento rápido como o da mimosa.

O que é o gravitropismo (geotropismo)? Explique por que a raiz cresce para baixo e o caule para cima, mesmo que a semente seja semeada em qualquer posição, indicando o que as células detectam (estatólitos com amido).

Defina dormência das sementes e das gemas, e explique quais fito-hormônios a mantêm (ácido abscísico) e quais a quebram (giberelinas), bem como o seu valor adaptativo (evitar germinar no outono).

Explique o que é a abscisão e que papel desempenham o etileno e a diminuição de auxinas na formação da camada de abscisão que provoca a queda das folhas no outono.

Um caule iluminado lateralmente curva-se em direção à luz, como mostra o esquema (os pontos violeta representam auxinas). Explique esse fototropismo positivo do caule em nível hormonal: o que acontece com as auxinas na zona sombreada e de que modo essa distribuição desigual origina a curvatura.

Distinga nastias de tropismos, recorrendo aos exemplos do fechamento dos folíolos da Mimosa pudica ao toque e do fototropismo do girassol, e indicando o que as diferencia em velocidade e permanência da resposta.

Na fruticultura, utilizam-se fitormônios para obter frutos sem sementes (partenocarpia) e para o enraizamento de estacas. Explique qual fitormônio intervém em cada aplicação e que vantagem comercial ou agrícola ele proporciona.

O experimento de Went demonstrou a existência da auxina. Descreva o seu dispositivo experimental (ápices de coleóptilos sobre blocos de ágar, aplicação assimétrica do bloco em caules decapitados) e explique a conclusão que permitiu tirar: o sinal de crescimento é uma substância química difusível.

Distinga frutos climatéricos (banana, maçã, tomate) de frutos não climatéricos (laranja, uva, morango): o que acontece com o etileno e com a respiração em cada grupo, o que isso implica para a colheita e de que modo as câmaras de atmosfera controlada atrasam a maturação.

A «doença da planta boba» do arroz (bakanae) fazia com que as plantas doentes crescessem de forma desproporcional. Explique o que o seu estudo revelou e indique duas aplicações agrícolas das substâncias descobertas, referindo em que se baseiam.

O ácido abscísico é o «hormônio do estresse hídrico». Explique de que modo ele é produzido na raiz quando o solo seca, que ordem transmite às folhas (fechamento dos estômatos) e que vantagem tem para a planta se antecipar à desidratação, mesmo que restrinja o fornecimento de $\text{CO}_2$.

O herbicida 2,4-D é uma auxina sintética que elimina dicotiledôneas, poupando os cereais. Explique por que um hormônio de crescimento em doses elevadas mata a planta (crescimento descontrolado e desordenado) e justifique qual vantagem e qual risco acarreta o uso de hormônios como herbicidas.

Um estudante sustenta que as plantas se curvam em direção a uma janela iluminada porque a luz destrói quimicamente as auxinas no lado iluminado, travando o seu crescimento, e não porque elas se redistribuam para o lado sombreado. a) Desenhe um experimento controlado que permita discriminar entre as duas hipóteses (degradação fotoquímica versus transporte lateral) utilizando coleóptilos de aveia, lâminas impermeáveis de mica e blocos de ágar. b) Preveja de forma fundamentada os resultados que você obteria em cada tratamento se a hipótese do transporte lateral fosse a correta. c) Justifique quais controles são indispensáveis para garantir que a incisão mecânica das lâminas não enviese os resultados do crescimento.

Um contêiner marítimo carregado de bananas verdes e abacates chega ao porto completamente passado do ponto e podre, apesar de o sistema de refrigeração ter funcionado corretamente a 12 °C durante toda a viagem. a) Explique a base hormonal desse problema, identificando o fitormônio responsável, o seu mecanismo de retroalimentação positiva e por que razão os frutos climatéricos trazem esse risco. b) A transportadora marítima avalia duas medidas preventivas: instalar filtros com permanganato de potássio ou tratar a fruta com 1-metilciclopropeno (1-MCP). Justifique o efeito fisiológico que cada uma dessas opções teria sobre a conservação da carga. c) Se, em vez de bananas, o carregamento tivesse sido de laranjas, o mesmo colapso de maturação maciça teria ocorrido? Fundamente a sua resposta distinguindo os dois tipos de frutos.

Em um bioensaio de laboratório, analisam-se quatro lotes de plântulas de feijão submetidas a diferentes tratamentos: Lote 1 (planta intacta de controle); Lote 2 (decapitação do ápice caulinar); Lote 3 (decapitação do ápice e colocação imediata de um bloco de ágar rico em ácido indolacético sobre o corte); Lote 4 (decapitação e aplicação tópica continuada de citocininas diretamente sobre as gemas axilares basais). a) Preveja o desenvolvimento das gemas laterais em cada lote após duas semanas e justifique biologicamente as suas previsões em função do balanço auxina/citocinina. b) Explique a procedência e o sentido do transporte de ambos os fitormônios em uma planta intacta. c) A partir desses mecanismos, justifique fisiologicamente por que um jardineiro deve realizar podas de desponte periódicas se deseja obter uma cerca viva ornamental muito ramificada e compacta desde a base.

Para determinar como viaja o sinal do fototropismo, desenham-se quatro tratamentos com coleóptilos de gramíneas iluminados unilateralmente a partir da direita: 1) coleóptilo intacto; 2) ápice cortado e recolocado sobre uma lâmina de gelatina permeável à água; 3) ápice cortado e recolocado com uma lâmina de mica impermeável interposta horizontalmente entre o ápice e a base apenas na metade iluminada; 4) ápice cortado e recolocado com a lâmina de mica impermeável interposta horizontalmente apenas na metade sombreada. a) Preveja fundamentadamente em quais dos quatro tratamentos se observará curvatura em direção à luz e em quais não. b) Interprete o que demonstra o tratamento com gelatina relativamente à natureza física ou química do sinal em comparação com o tratamento com mica. c) Desenhe uma variante em escuridão total, utilizando blocos de ágar assimétricos sobre coleóptilos decapitados, que demonstre que a curvatura não requer luz direta, mas sim uma concentração diferencial da substância ativa.

Um agricultor detecta que as suas macieiras jovens crescem de forma colunar com um único eixo vertical dominante, o que reduz a produção de flores e frutos nos ramos baixos. Por outro lado, precisa adensar rapidamente uma cerca viva quebra-vento perimetral recém-plantada. a) Justifique a causa fisiológica da arquitetura colunar das macieiras e fundamente que tipo de poda (desponta do eixo principal ou desbaste de ramos baixos) deve aplicar em cada caso para solucionar ambos os problemas. b) Se, em vez de podar as macieiras, decidisse recorrer a tratamentos hormonais, qual fitormônio deveria aplicar e em que zona anatômica concreta para induzir o abrolhamento das gemas laterais sem cortar o ápice? c) Preveja que consequência teria a longo prazo sobre o sistema radicular uma poda drástica e contínua de toda a copa aérea, considerando a síntese e o transporte polar de auxinas.

Na horticultura intensiva utilizam-se fitormônios sintéticos para orientar o desenvolvimento vegetal. Analise os seguintes três casos práticos: 1) Ao pulverizar flores não polinizadas de tomate com auxinas em baixa dose, formam-se frutos normais em tamanho, mas sem sementes; 2) Ao aplicar uma dose alta do análogo auxínico 2,4-D sobre um campo misto, as ervas daninhas de folha larga (dicotiledôneas) morrem por desorganização metabólica, enquanto a cultura de trigo (monocotiledônea) não sofre danos; 3) Um lote de estacas submerso numa solução concentrada de ácido indolbutírico (AIB) apresenta necrose basal em vez de emitir raízes. a) Justifique o mecanismo biológico que gera partenocarpia no caso 1 e fundamente o seu interesse comercial. b) Explique o paradoxo do caso 2: como é que um hormônio promotor do crescimento celular pode atuar como herbicida seletivo letal? c) Desenhe um bioensaio para identificar o intervalo ótimo de concentração de AIB que maximize o enraizamento adventício sem atingir os níveis fitotóxicos do caso 3.

Em uma avenida urbana analisa-se a fenologia outonal de dois plátanos (Platanus × hispanica) com a mesma idade: a árvore A está situada sob um poste de luz LED que ilumina intensamente a sua copa durante toda a noite, enquanto a árvore B cresce em um trecho escuro. No final de novembro, a árvore B perdeu todas as suas folhas depois de amarelecerem, ao passo que os ramos da árvore A próximos do poste conservam folhas verdes que morrem congeladas após a primeira geada de dezembro. a) Interprete por que razão o poste de luz atrasa a senescência foliar, identificando o estímulo ambiental alterado, os fotorreceptores envolvidos e o balanço hormonal (auxinas em oposição a etileno) na zona de abscisão. b) Explique que vantagens metabólicas a árvore B obteve ao degradar ordenadamente a clorofila e mobilizar nutrientes para o tronco antes da queda, em comparação com as perdas sofridas pela árvore A. c) Se no início do outono se amputar o limbo de uma folha deixando somente o pecíolo unido ao caule, preveja o momento da sua abscisão em duas situações: pecíolo não tratado versus pecíolo com pasta de lanolina rica em auxinas aplicada na extremidade cortada. Justifique a sua previsão.