Light affects tissue patterning of the hypocotyl in the shade-avoidance response

Abstract

Plants have evolved strategies to avoid shade and optimize the capture of sunlight. While some species are tolerant to shade, plants such as Arabidopsis thaliana are shade-intolerant and induce elongation of their hypocotyl to outcompete neighboring plants. We report the identification of a developmental module acting downstream of shade perception controlling vascular patterning. We show that Arabidopsis plants react to shade by increasing the number and types of water-conducting tracheary elements in the vascular cylinder to maintain vascular density constant. Mutations in genes affecting vascular patterning impair the production of additional xylem and also show defects in the shade-induced hypocotyl elongation response. Comparative analysis of the shade-induced transcriptomes revealed differences between wild type and vascular patterning mutants and it appears that the latter mutants fail to induce sets of genes encoding biosynthetic and cell wall modifying enzymes. Our results thus set the stage for a deeper understanding of how growth and patterning are coordinated in a dynamic environment.

Efeito da intensidade de luz no desenvolvimento vascular e na qualidade de mudas de Paricá

“…Nesses tratamentos as mudas apresentaram altura de aproximadamente 57 cm. Sob altas intensidades de sombra, geralmente as plantas sofrem estiolamento, isso é um mecanismo de adaptação a ambientes com pouca luz [3], como em Cedrela fissilis L. que apresentaram maior altura quando cultivadas sob alta intensidade de sombreamento. Segundo Gomes e Freire (2019) [13], esse ambiente também resultou no maior diâmetro e aumento da massa seca nas mudas dessa espécie.…”

“…Por outro lato, a maior intensidade de sombreamento reduziu significativamente a atividade cambial em paricá. Isso ocorreu, provavelmente, porque a luz é um dos fatores que afetam a atividade do câmbio por alterar o metabolismo dos fitormônios que regulam essa atividade, principalmente auxinas e giberelinas, e por estimular a fotossíntese, aumentando a produção de carboidratos, que poderão ser usados para produzir xilema e floema [3,12]. De acordo com Botterweg-Paredes et al (2020) [3] a intensidade luminosa afeta a estrutura do sistema vascular, que é oriundo da atividade cambial.…”

“…Isso ocorreu, provavelmente, porque a luz é um dos fatores que afetam a atividade do câmbio por alterar o metabolismo dos fitormônios que regulam essa atividade, principalmente auxinas e giberelinas, e por estimular a fotossíntese, aumentando a produção de carboidratos, que poderão ser usados para produzir xilema e floema [3,12]. De acordo com Botterweg-Paredes et al (2020) [3] a intensidade luminosa afeta a estrutura do sistema vascular, que é oriundo da atividade cambial. Esses autores relatam que visando manter a densidade vascular constante, mesmo sob sombra, Arabidopsis thaliana aumenta o número e os tipos de elementos traqueais condutores de água no cilindro vascular.…”

“…Variações na intensidade de luz afetam a morfologia, anatomia e fisiologia das plantas, alterando a fotossíntese, produção de biomassa, transporte de fotoassimilados e a relação fonte e dreno [1,2]. No entanto, todas as plantas possuem algum grau de plasticidade adaptativa, ou seja, são capazes de, em maior ou menor escala, modificarem seu comportamento morfofisiológico e anatômico a fim de usar de forma mais eficiente a luz disponível no ambiente [3].…”

“…A variação do diâmetro do caule em resposta a luz é uma forma de adaptação ambiental que ocorre em razão do desenvolvimento vascular (atividade cambial), a qual é estimulada por carboidratos, produzidos na fotossíntese, e por hormônios [3,9]. De acordo com Dejardin et al (2010) [10], a maior atividade cambial, aumenta o desenvolvimento vascular, elevando a produção de xilema, principal componente da madeira, aumentando o crescimento radial, ou seja, o diâmetro caulinar.…”