TRANSLOCAÇÃO DE SOLUTOS ORGÂNICOS NO FLOEMA

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA DISCIPLINA: FISIOLOGIA VEGETAL PROFESSOR: Dr. ROBERTO CEZAR LOBO DA COSTA TRANSLOCAÇÃO DE SOLUTOS ORGÂNICOS NO FLOEMA Belém Pará 2006

2 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 1 SUMÁRIO Introdução... 3 Objetivos... 5 Características do Floema... 6 Partição dos Assimilados... 8 Carregamento do Floema Substâncias Transportadas Velocidades de Transporte Descarregamento do Floema Alocação de Assimilados Mecanismos de Transporte no Floema Fluxo de Pressão Fluxo Eletrosmótico Corrente Protoplasmática Proteínas Contratéis Translocação e Produtividade Poda e Partição de Assimilados Transporte e Índice de Colheita Hormônios Vegetais e Produtividade Biotecnologia e Relação Fonte e Dreno Conclusão Referências Bibliográficas... 31

3 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 2 INTRODUÇÃO Na História evolutiva das plantas, a sobrevivência no ambiente terrestre sempre representou sérios desafios, entre os quais destaca-se principalmente a necessidade de obtenção e retenção de água. Em resposta às pressões ambientais, as plantas desenvolveram raízes e folhas que são órgãos especiais capazes e desenvolver tais funções. As raízes são responsáveis pela fixação dos vegetais no solo e pela absorção de água e nutrientes encontrados no mesmo, enquanto que as folhas absorvem energia luminosa e realizam o processo de trocas gasosas. No entanto, à medida que as plantas crescem, as raízes e as folhas tornam-se gradativamente separadas no espaço. Assim, os sistemas evoluíram e desenvolveram transporte de longa distância, o que permite eficientemente a troca dos produtos da absorção e da assimilação entre a parte aérea e as raízes. (Taiz, L. & Zeiger, E., 2004). Os primeiros autores que estudaram a translocação em plantas consideravam que os vegetais obtinham seus nutrientes exclusivamente do solo. Somente no início do século XVII, em 1679, que o biólogo italiano Marcello Malpighi demonstrou que a seiva bruta originária da solução do solo era modificada nas folhas através da ação da luz solar, sendo convertida em seiva elaborada que alimentava outras partes da planta. Em seus experimentos, Malpighi removia um anel completo de casca do tronco das árvores, observando que este anelamento bloqueava o movimento descendente da seiva elaborada, no tronco, promovendo uma dilatação dos tecidos acima do anel. Esse intumescimento sugere que substâncias que antes eram transportadas para a região basal do vegetal passam a acumular-se devido à interrupção do transporte. Outra evidência é a constatação de que plantas que sofrem anelamento do tronco principal morrem. A explicação para essa letalidade é que a falta de suprimentos vindos da parte aérea (produtos da fotossíntese) provoca a morte das raízes. Posteriormente, a parte aérea também morre, pois fica sem água e sais minerais derivados do sistema radicular. Malpighi estudou também o efeito do anelamento nas diferentes estações do ano e verificou que a dilatação, devido ao desenvolvimento cambial ou ao acúmulo de seiva acima do anel, não ocorria durante os meses de inverno, quando as árvores perdiam suas folhas. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Figura 1: A retirada de um anel de casca do caule interrompe o fluxo de seiva elaborada das folhas para os órgãos consumidores (caule e raiz), o que leva a morte da planta. Esse experimento foi realizado pioneiramente em 1679 pelo biólogo italiano Marcello Malpighi. (Extraído de Biologia dos organismos Amabis & Martho, 2001)

4 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 3 Apesar das provas obtidas através destes experimentos com anelamento, era ainda considerado, no século XVIII, que as correntes de seiva ascendente e descendente moviam-se no xilema. Em 1837 Hartig descobriu os tubos crivados no floema secundário de espécies arbóreas, sendo que em 1860 observou a ocorrência da exsudação de seiva quando praticava cortes na casca das árvores. Hartig logo percebeu que o exsudato estava relacionado com a corrente descendente originária das folhas, verificando que ele continha até 33 por cento de açúcar. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Essa importante descoberta da função do floema como via preferencial para o movimento dos assimilados orgânicos não mereceu a devida atenção na época, tendo mesmo encontrado forte oposição devido às teorias contrárias vigentes. Somente em 1930 as idéias de Hartig receberam o devido reconhecimento como resultado de novos experimentos envolvendo anelamento, enxertia, sombreamento da folhagem e remoção das folhas. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Com o advento da microscopia eletrônica, houve um grande estimulo para o estudo mais detalhado da estrutura do floema, sendo que a utilização de isótopos radioativos como traçadores facilitou a realização de demonstrações convincentes de que a translocação descendente de assimilados orgânicos ocorria preferencialmente no floema. Foram feitos experimentos utilizando-se isótopos radioativos como o fósforo 32, carbono 13, carbono 14, enxofre 35 e outros vários. Um método melhorado de introdução do traçador radioativo no interior da folha foi utilizado por Rabideau e Burr em Esses autores acondicionaram uma folha de feijoeiro, realizando fotossíntese, em uma câmara de vidro onde introduziram dióxido de carbono 13. Antes desse tratamento com carbono 13 o floema de algumas plantas foi bloqueado por tratamento da base, acima, abaixo e em ambas as posições com relação à folha, com cera aquecida a 100º C. Nas plantas em que o floema não foi bloqueado ocorreu predominantemente o movimento subseqüente de assimilados marcados com carbono 13, a partir da folha, haste acima, em direção a regiões novas, de desenvolvimento ativo, sendo que algum movimento em direção às raízes também foi verificado. Quando o floema foi bloqueado acima da folha, o movimento do isótopo foi predominantemente para a região inferior da haste, enquanto o bloqueio do floema abaixo da folha permitiu somente movimento ascendente. O bloqueio do floema acima e abaixo do pecíolo não permitiu que o carbono 13 passasse pelos anéis, mostrando que é realmente translocado no floema. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). FIGURA 2: Ilustração mostrando a utilização de radioisótopos para comprovar que os fotoassimilados são translocados através do floema. Aqui percebemos o uso do dióxido de carbono 14 que ao ser incorporado pelas folhas durante o processo de fotossíntese, ocasionará na produção de assimilados que irão conter o carbono 14.(Extraído de Taiz, L., & Zeiger, E., 2004)

5 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 4 Outros estudos da participação funcional do floema como condutores dos assimilados orgânicos têm sido realizados através da utilização de afídeos pequenos insetos sugadores que parasitam normalmente os canais de translocação da seiva orgânica. Eles introduzem suas estruturas bucais modificadas, ou estiletes, no caule ou nas folhas, até que as pontas dos seus estiletes perfurem um tubo crivado. A pressão de turgor do tubo crivado força então a seiva pelo trato digestivo do afídeo, que sai através de sua extremidade posterior como gotículas de uma secreção açucarada. Se os afídeos, durante sua alimentação, forem anestesiados (para evitar que eles retirem seus estiletes dos tubos crivados) e separados dos seus estiletes, a exsudação da seiva o tubo crivado freqüentemente continua pelo estilete cortado por muitas horas. O exsudato pode ser coletado com uma micropipeta. Análises dos exsudatos obtidos deste modo revelaram que a seiva do tubo crivado contém de 10 a 25% de matéria seca e que 90% ou mais dela é açúcar principalmente sacarose na maioria das plantas. Baixas concentrações (menos de 1%) de aminoácidos e outras substâncias contendo nitrogênio também estão presentes. Esse método biológico que utiliza estiletes de afídeos para estabelecer a localização das células funcionais do floema e obter amostras de material do floema sem contaminação, não foi ainda superado por qualquer método físico similar. (Raven, P.H; Evert, R. F & Eichhorn, S.E., 2001). No presente trabalho daremos ênfase a translocação de solutos orgânicos no floema das angiospermas, já que a maioria das pesquisas tem sido desenvolvida nesse grupo de plantas, no entanto, as gimnospermas serão comparadas às angiospermas em termos da anatomia das células condutoras e das possíveis diferenças nos seus mecanismos de translocação. Figura 3: Pulgão parasitando uma folha. (Extraído de Biologia atual Wilson Roberto Paulino, 2000) OBJETIVOS Conhecer os aspectos anatômicos e fisiológicos do floema através da análise ultraestrutural das células dos elementos de tubo crivado e células companheiras contribuindo para o conhecimento científico de particularidades deste sistema de condução. Determinar os possíveis mecanismos de transporte de solutos orgânicos no floema. Identificar as substâncias transportadas no floema das fontes para os respectivos drenos. Relacionar a translocação no floema com métodos de melhoramento da produção vegetal. Contribuir para o acervo material das disciplinas anatomia, morfologia e fisiologia vegetal voltadas para o ensino de graduação e pós graduação.

6 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 5 CARACTERÍSTICAS DO FLOEMA O Floema é um tecido de condução responsável pelo transporte e distribuição de elementos nutritivos, principalmente açúcares, desde as áreas de síntese, que são as folhas fotossinteticamente ativas, ou a partir e órgãos de reserva, até as áreas de consumo desses elementos nutritivos, que são as folhas novas, flores ou frutos em desenvolvimento. É um sistema de transporte, constituído por um conjunto de células vivas especializadas chamadas de elementos crivados (elementos do tubo crivado e células crivadas), juntamente com as células companheiras e as células do parênquima vascular (que armazenam e liberam moléculas nutritivas) e, em alguns casos, fibras, esclereides (para proteção e sustentação do tecido) e células lactíferas (células que contém látex). Sua origem ocorre a partir da diferenciação de células do câmbio vascular em direção ao exterior, e está, portanto, localizado na parte mais externa da área vascular, podendo ser e origem primária ou secundária, sendo o floema primário é denominado protofloema que posteriormente será distendido e destruído durante o alongamento do órgão. (Kerbauy, G.B, 2004). O floema nada mais é do que a parte interna da casca das plantas com crescimento secundário. Nas plantas com crescimento primário, o floema também ocupa a porção externa dos caules, exceção sendo feita para as gramíneas, cujos vasos de floema e xilema estão distribuídos em vários feixes dispersos no córtex. Contudo, em cada feixe, o floema também ocupa a porção mais externa. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). As principais células e condução do floema que constituem os elementos crivados podem ser de dois tipos: células crivadas em gimnospermas e os elementos dos tubos crivados, que são células altamente especializadas de angiospermas. A estrutura dos elementos crivados foi descrita inicialmente por Hartig, em Ele observou células alongadas dispostas longitudinalmente de forma superposta. Em algumas espécies vegetais, as porções terminais os elementos crivados mostram redução no diâmetro, apresentando uma forma de cunha, sendo que a face oblíqua da extremidade de um elemento crivado se sobrepõe ao elemento seguinte. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). FIGURA 4: Secção transversal de caules mostrando o crescimento primário e secundário. O floema e o xilema primários são formados diretamente através da diferenciação do meristema apical. Floema e xilema secundário são formados pelo câmbio, o qual diferencia ao mesmo tempo células de floema para fora (centrifugamente) e células de xilema para dentro (centrípetamente). Como conseqüência, o floema fica sempre na porção externa de plantas com crescimento secundário e o floema primário fica mais externo que o floema secundário. Desse modo, ao removermos os tecidos externos de um caule (casca), o floema será eliminado, mas o xilema não. Extraído de

7 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 6 Mais especificamente, o floema é composto de tubos crivados (TC) e células companheiras (CC). Além desses elementos, o floema contém células parenquimáticas e, em alguns casos, fibras, esclereídeos e lactíferos. Os tubos crivados (TC) são células vivas que contém mitocôndrias, plastídeos e retículo endoplasmático liso. Contudo, os TCs perdem seu núcleo e tonoplasto durante o desenvolvimento. Além disso, eles também não têm microfilamentos, microtubos, complexo de Golgi e ribossomos. A parede do TC não é lignificada, embora em alguns casos apresente crescimento secundário. Cada TC tem uma ou mais células companheiras. O TC e a CC são formados pela divisão de uma mesma célula inicial. Na maturidade, essas células irmãs permanecem interligadas por plasmodesmas. As células companheiras são fontes de ATP e de Figura 5: Desenho esquemático de elementos crivados maduros (elementos de tubo crivado). (A) Vista externa, mostrando as placas crivadas e as áreas laterais crivadas. (B) Seção longitudinal, mostrando dois elementos de tubo crivado unidos, formando um tubo crivado. Extraído de Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, diversas substâncias para o TC. Em Gimnospermas costuma se utilizar a terminologia elemento de seiva ao invés de elemento de tubo crivado. Nesse grupo de plantas, no lugar de células companheiras existem células albuminosas. Existem três tipos de células companheiras: As CC comuns; células de transferência e células intermediárias. Os três tipos têm núcleo, citoplasma denso e muitas mitocôndrias. As CC comuns possuem cloroplastos com tilacóides bem desenvolvidos, e parede celular com superfície lisa. São conectadas às outras células com poucos plasmodesmas. As células de transferência têm invaginações do lado do TC para facilitar troca de solutos. Já as células intermediárias têm numerosos plasmodesmas e pequenos vacúolos, tilacóides pouco desenvolvidos e ausência de cloroplastos e outros plastídios, incluindo grãos de amido. Enquanto as CC comuns e as células de transferência devem estar associadas à recepção de solutos vindos do apoplasto, a presença de inúmeros plasmodesmas nas células intermediárias sugere um envolvimento no aporte de solutos via simplasto. Dois interessantes componentes presentes no floema são a calose e a proteína P. A proteína P é encontrada em todas as dicotiledôneas e muitas monocotiledôneas, mas é ausente em Gimnospermas. Ela consiste de duas unidades: PP1 e PP2. A PP1 é um filamento do floema e PP2 é uma lectina do floema. As duas unidades protéicas são sintetizadas nas células companheiras. Uma das funções da proteína P é selar os poros do TC que são danificados. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005).

8 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 7 Como se verá adiante, os TCs estão sob pressão e as proteínas P são importantes para que o conteúdo transportado no floema não extravase. A calose, um β -1,3 glucano, também servem para selar o TC, sendo, contudo, uma solução em longo prazo. A presença de calose em um TC pode ser evidenciada pela sua reação com anilina azul. A calose sintetase fica na membrana plasmática de tal modo que ela pega o substrato no citoplasma e deposita o produto na parede celular. Essa enzima requer Ca 2+ e por isso a taxa de exsudação aumenta ao se aplicar quelantes de Ca 2+ (ex: EDTA). A calose é sintetizada no TC em resposta a um dano, início de dormência ou alta temperatura. Quando o TC se recupera, a calose desaparece. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). PARTIÇÃO DOS ASSIMILADOS Sabemos que os solutos mais importantes transportados pelo floema são produtos da fotossíntese. Levando-se em conta que somente algumas partes da planta fazem fotossíntese, o transporte no floema é essencial para que todos os órgãos do vegetal sejam supridos. No caso do transporte de solutos inorgânicos, o floema também é de importância fundamental. Como a força motriz para a absorção de solutos inorgânicos normalmente é a transpiração, os nutrientes provenientes do solo tendem a se acumular nos órgãos que transpiram mais, como as folhas maduras, em detrimento dos que transpiram menos, como os brotos novos e frutos. Para corrigir isso, os vegetais redistribuem os nutrientes de um órgão para outro através do floema. Uma conseqüência disso é que aqueles nutrientes que não são transportados pelo floema (Ca 2+, SO4 2- e Fe) ficam em baixas concentrações em órgãos que transpiram pouco. A figura abaixo fornece um exemplo de distribuição de nutrientes móveis e imóveis no floema entre as folhas e os frutos de tomateiro. Esse processo de redistribuição de nutrientes entre as várias partes da planta é denominado partição. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). FIGURA 6: Partição de nutrientes na folhas e nos frutos de uma planta de tomateiro. Note que os elementos móveis no floema (nitrogênio, fósforo e potássio) tendem a se acumular nos frutos, mas os que não se movem (cálcio) ficam retidos nas folhas. Elaborado a partir de dados apresentados por Adams (1986). Extraído de

9 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 8 A partição de nutrientes feita através do floema segue um critério relativamente simples: ela é feita sempre no sentido da fonte para o dreno, sendo que os drenos mais fortes recebem mais nutrientes. Resta definirmos o que são fontes e drenos, além de tecermos alguns comentários a cerca dos fatores que contribuem para a força de um dreno. As fontes normalmente são órgãos que atingiram um grau de desenvolvimento que lhes permite absorver quantidades adequadas de água e nutrientes pela corrente transpiratória e ter uma fotossíntese líquida capaz de torná-los autotróficos. Exemplos de fontes são folhas expandidas e órgãos de reserva na fase em que estão exportando nutrientes (período de inverno, etc). Em plantas bianuais, no primeiro ano o órgão de reserva funciona como dreno e no segundo como fonte. Muitas das raízes tuberosas que cultivamos hoje são os resultados da seleção de plantas bianuais que passaram a serem drenos permanentes, como por exemplo, beterraba e cenoura. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Como exemplos de drenos, podemos destacar tecidos vegetativos que estão em crescimento (ápices radiculares e folhas jovens); tecidos de armazenamento (raízes e caules) na fase em que estão importando e unidades de reprodução e dispersão (frutos e sementes). Quanto aos fatores que definem a força do dreno, três são os principais: 1) Proximidade: Normalmente as fontes translocam nutrientes para os drenos que estão mais próximos delas. Uma conseqüência prática disso é que folhas que sombreiam outras folhas mais próximas dos drenos de interesse devem ser eliminadas. Isso ocorre em videira, onde as folhas próximas aos cachos são as responsáveis pela qualidade dos frutos. Como critério geral, as folhas da porção superior da planta costumam translocar nutrientes para as folhas novas e caules em crescimento e as folhas da porção basal tendem a exportar para o sistema radicular. 2) Desenvolvimento: Durante a fase vegetativa os maiores drenos são raízes e ápices caulinares. Na fase reprodutiva os frutos se tornam dominantes. 3) Conexão vascular: Fontes translocam assimilados preferencialmente para drenos com os quais elas têm conexão vascular direta. Figura 7: Modelo esquemático fonte-dreno: folhas mais velhas e outras folhas são fontes para o desenvolvimento de flores e frutos (drenos). Extraído de Kerbauy, Como se verá adiante, pode se levar em conta alguns desses critérios para um manejo correto das culturas a fim de se aumentar a força dos drenos desejáveis e conseqüentemente a produtividade. Contudo, antes de discutirmos essas aplicações, é desejável que tenhamos um conhecimento mais aprofundado sobre o transporte no floema. Pode-se dizer que o transporte do

10 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 9 floema compreende três etapas principais: o carregamento na fonte, o transporte em longa distância nos tubos crivados e o descarregamento no dreno. CARREGAMENTO DO FLOEMA O carregamento do floema na região da fonte envolve o movimento dos produtos dos cloroplastos nas células do mesofilo para as células do tubo crivado (TC). Esse processo ocorre nas nervuras terminais das folhas. Analisando-o sob o ponto de vista anatômico e bioquímico, vemos que a triose fosfato produzida no estroma dos cloroplastos deve ir para o citoplasma e se converter em sacarose. A sacarose deve migrar das células do mesofilo para a vizinhança dos TC nas nervuras terminais das folhas. Finalmente, a sacarose deve entrar no complexo CC-TC. Existem dois tipos principais de carregamento: o simplástico (através dos plasmodesmas) e o apoplástico. Nesse último caso, os açúcares presentes no espaço intercelular e na parede celular (apoplasto) devem ser transportados ativamente para atravessarem a membrana citoplasmática e entrarem no complexo CC-TC. Há uma distinção entre carregamento do floema e carregamento do complexo CC- TC. O carregamento do floema refere-se ao caminho como um todo que os fotoassimilados tomam a partir do mesofilo até o complexo CC-TC. Por outro lado, o carregamento do complexo CC-TC restringe-se à descrição da entrada do fotoassimilado neste. O carregamento do complexo CC-TC é simplástico quando há uma continuidade simplástica entre este e as células adjacentes e é apoplástico quando envolve a passagem dos solutos pela membrana. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Figura 8: Esquema das rotas de carregamento do floema nas folhas-fonte. Na via totalmente simplástica, os açúcares movem-se de uma célula para outra pelos plasmodesmas, durante todo o percurso entre as células do mesófilo até os elementos crivados. Na rota parcialmente apoplástica, os açúcares entram no apoplasto em um determinado ponto, mas eles poderiam entrar no apoplasto no início da rota e, então, moverem-se para as nervuras menores. Extraído de Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, O carregamento do floema é simplástico quando todo o caminho é simplástico. De modo diferente, o carregamento do floema será apoplástico se os plasmodesmas estão ausentes em algum ponto do caminho, independente do local onde há a descontinuidade simplástica. Desse modo, uma espécie pode ter carregamento apoplástico do floema, mesmo que o carregamento do complexo CC-TC seja simplástico. A via apoplástica de carregamento ocorre em plantas que possuem CC comuns ou células de transferência nas nervuras terminais. Essas espécies transportam quase que exclusivamente a sacarose. Plantas com carregamento via apoplasto estão presentes nas famílias Solanaceae (batata, tomateiro), Fabaceae (feijão, ervilha),

11 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 10 Chenopodiaceae (beterraba), Asteraceae, Brassicaceae, Balsaminaceae, Boraginaceae e Geraniaceae.. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Espécies com CC intermediárias fazem carregamento via simplasto. Essas espécies transportam 20 a 80% de seus açúcares na forma de rafinose e/ou estaquiose, além da sacarose. Exemplo de espécies com carregamento simplástico estão presentes nas famílias Cucurbitaceae (abobrinha, melão), Labiatae (Coleus blumei) e Convolvulaceae. Um resumo dos tipos de células companheiras, suas características e tipo de carregamento em que participam é apresentado na Tabela 1. Um requisito importante para o carregamento apoplástico é a ausência de transpiração na região onde ele ocorre. Caso haja transpiração, a tensão gerada pelas forças de adesão e coesão no apoplasto pode carregar a sacarose, impedindo seu carregamento no complexo CC-TC. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Extraído de Os carregadores de sacarose são fundamentais para o carregamento apoplástico Nas folhas fontes o acúmulo de sacarose no complexo CC-TC faz com que o potencial osmótico (ψ os ) seja mais negativo nesse local do que no mesofilo. Em plantas com carregamento apoplástico, a sacarose do apoplasto entra no complexo CC-TC através de um carregador localizado na membrana plasmática que faz simporte entre sacarose e prótons (H + ). Para garantir o suprimento de prótons no apoplasto, é necessário a atividade de uma ATPase. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). A presença do carreador de sacarose é importante também para garantir um fluxo contínuo desse açúcar vindo do mesofilo para o apoplasto, pois ele mantém o potencial químico dessa substância sempre baixo no apoplasto. O exemplo disso, a substância sintética denominada ácida paracloromercuribenzenosulfônico (PCMBS), o qual parece interferir no carreador de sacarose ou na ATPase, impede o carregamento apoplástico, mas não o simplástico. Já foi evidenciado que tanto as ATPases, quanto um carreador de sacarose denominado SUC2 estão localizados na

12 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 11 membrana plasmática das células companheiras. Nas células de transferência, esse conjunto está nas invaginações voltadas para o TC. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Um outro carreador denominado SUT1 (presente em Solanáceas como tomateiro) está localizado no TC e não na CC. Contudo, o mrna para SUT1 é produzido na CC (pois o TC não tem núcleo). (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). No carregamento apoplástico, antes da sacarose ser carregada no TC da fonte, deve haver um efluxo desse açúcar do mesofilo para o apoplasto. É possível que existam células especializadas no mesofilo para fazer tal processo. Sabe-se que o potássio (K + ) estimula essa etapa de saída de fotoassimilados do simplasto para o apoplasto. Portanto, uma boa nutrição com potássio tende a aumentar a sacarose no apoplasto, e isso induz seu carregamento no TC e, em última análise, o crescimento do dreno. Por outro lado, uma diminuição do conteúdo de sacarose no apoplasto da fonte pode reduzir drasticamente o carregamento de plantas que tem esse processo via apoplasto. Um exemplo disso ocorreu em tomateiro transgênico superexpressando invertase do apoplasto (Dickinson et al., 1991). Nessas plantas, a atividade da invertase de apoplasto transforma a sacarose em hexoses, prejudicando o carregamento no complexo CC-TC, o qual é feito por um carreador de sacarose e não de hexoses. No referido trabalho, o acúmulo de hexoses no limbo foliar dos tomateiros transgênicos provocou diversos sintomas. Além das plantas apresentarem um crescimento prejudicado, as folhas apresentaram áreas necróticas, sendo que esse sintoma foi aumentado à medida que as folhas passavam do estágio de drenos para fontes. No escuro os sintomas foram atenuados e as plantas transgênicas mostraram uma tendência a acumular amido em maior quantidade que o controle não transgênico (Dickinson et al., 1991). Em um experimento semelhante feito em Arabidopsis thaliana constatou-se que a superexpressão de uma invertase do apoplasto não teve efeito nessa espécie (Von Schewen et al., 1990), a qual possui carregamento apoplástico. Uma das possíveis explicações seria a existência de carreadores de hexose na região de carregamento de algumas plantas. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Figura 9: Transporte de sacarose ATP dependente no carregamento do elemento crivado. No modelo do co transporte do carregamento da sacarose para o simplasto do complexo elemento crivado célula companheira, a ATPase da membrana plasmática bombeia prótons para fora da célula no apoplasto, estabelecendo uma alta concentração de prótons extracelular. A energia neste gradiente de prótons é, então, utilizada como motriz para o transporte de sacarose para o simplasto do complexo elemento crivado célula companheira via transportador de sacarose H+ do tipo simporte. Extraído de Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, 2004.

13 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 12 O Carregamento Simplástico está Relacionado com a Formação de Polímeros de Sacarose No carregamento por simplasto, obviamente, não há a necessidade de um carreador de sacarose para que ela atravesse a membrana plasmática. Contudo, o acúmulo de açúcares no complexo CC-TC impede que esse processo seja feito por simples difusão, pois com o passar do tempo o fluxo se reverteria. Uma hipótese para esse tipo de transporte seria o modelo de armadilha de polímero, proposto por Turgeon (1991). Nesse modelo, a sacarose move-se do mesofilo para a célula intermediária onde ela se converte em rafinose mantendo o gradiente de difusão. Rafinose e estaquiose não retornariam ao mesofilo, pois são muito grandes (os plasmodesmas que ligam o mesofilo à CC devem ser menores que os que ligam o CC ao TC). (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). FIGURA 10: Modelo Armadilha de polímero. A formação de polímeros mais complexos e as diferenças de diâmetro nos plasmodesmas impediriam o refluxo de fotoassimilados durante o carregamento simplástico. Extraído de Fisiologia Vegetal, Taiz & Zeiger, O Carregamento Simplástico é Freqüente em Plantas de Florestas Tropicais Uma questão interessante é o porquê da existência de dois tipos de carregamento (simplástico e apoplástico). Sabe-se que o carregamento simplástico é mais comum em árvores e arbustos da região tropical úmida. Por outro lado, o carregamento apoplástico predomina em plantas herbáceas de regiões temperadas e zonas áridas. Uma das hipóteses para explicar a existência de tipos diferentes de carregamento seria uma adaptação à temperatura e à seca. Pode ser que o carregamento apoplástico seja uma adaptação à inibição do carregamento simplástico em baixas temperaturas e estresse hídrico. Em baixas temperaturas há um aumento da viscosidade da seiva e conseqüente diminuição do fluxo de pressão. Pelo menos em regiões temperadas, as espécies com carregamento simplástico geram menor fluxo de pressão, possivelmente devido ao transporte de oligossacarídeos, os quais, em baixas temperaturas tendem a aumentar a viscosidade. Além disso, a capacidade das células intermediárias de produzirem oligossacarídeos pode diminuir muito em baixas temperaturas. De um modo geral, a taxa de carregamento simplástico tende a ser menor que

14 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 13 o apoplástico. Análises filogenéticas indicam que o carregamento apoplástico originou-se do simplástico como um caráter adaptativo. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). SUBSTÂNCIAS TRANSPORTADAS Muito do que sabemos hoje sobre transporte no floema é graças ao estudo dos afídeos (pulgões e cochonilhas). Esses insetos introduzem seu aparelho bucal (rostro), diretamente no TC e ao analisarmos o conteúdo sugado podemos deduzir o que é transportado no floema. Pulgões anestesiados com fumigação de CO 2 têm seus rostros isolados e estes continuam exsudando seiva, já que o floema está sobre pressão. Essas análises indicam que o principal soluto transportado no floema é a sacarose. A concentração de sacarose transportada varia entre 0,3 a 0,9 M. Além da sacarose, o floema transloca outros açúcares não redutores (pois são menos reativos), tais como: rafinose (sacarose + galactose), estaquiose (sacarose + 2 galactoses) e verbascose (sacarose + 3 galactoses). Açúcares cujos grupos aldeído e cetonas foram reduzidos a álcool (manitol, sorbitol) também são translocados. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005; Taiz, L. & Zeiger, E., 2004). O floema também é um importante transportador de nitrogênio. O nitrogênio ocorre no floema na forma de aminoácidos (glutamato e aspartato) e aminas (glutamina, asparagina), mas nunca na forma de nitrato. Proteínas essenciais para o funcionamento celular (tiorredoxina, quinases, ubiquitina, chaperonas) também são translocadas. Apesar do floema não transportar nitrato, ele transporta muitos nutrientes minerais, tais como: Mg 2+, PO4 3-, Cl - e K +. Esse último, o potássio, juntamente com a sacarose, é o principal componente osmótico da seiva do floema. Além do NO 3-, o floema também não transporta Ca 2+, SO4 2- e Fe. Como o Ca 2+ é mantido em baixas concentrações no simplasto e o floema tem citoplasma, é compreensível que ele não seja translocado via floema. A pouca mobilidade do Fe pode ser devido à sua precipitação nas folhas velhas sob a forma de fosfatos ou óxidos insolúveis ou pela complexação com a fitoferritina, uma proteína que se liga a Fe presente nas folhas. Substâncias ácidas tendem a ficar presas no floema, pois ele é básico. Por fim, o floema também transporta substâncias sinalizadoras, sendo importante na comunicação entre as várias partes das plantas. Entre as substâncias sinalizadoras transportadas no floema, estão os hormônios vegetais do tipo auxina, giberelina, citocinina e ácido abscísico. Outro importante sinal transportado pelo floema é o RNA mensageiro (mrna). Em experimentos de enxertia combinando uma planta de genótipo mutante específico com outra de genótipo normal, pode se provar que substâncias passadas pelo floema são capazes de modificar o fenótipo de plantas não mutantes. A substância em questão é o mrna da planta mutante (Kim et al., 2001). De modo semelhante, é bem conhecido que ao enxertarmos planta não induzidas para o florescimento em plantas induzidas, uma substância desconhecida (florígeno) é capaz de ser passada através do floema para a planta não induzida, provocando seu florescimento (Aukerman & Amasino, 1998).

15 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 14 Além de RNA, o floema também transporta outras macromoléculas como peptídeos (ex. sistemina) e partículas virais (Oparka & Santa Cruz, 2000). A água é a substância mais abundante transportada no floema. Os solutos translocados, sobretudo carboidratos, estão dissolvidos em água. A sacarose é o açúcar mais comumente transportado nos elementos crivados. Em termos gerais, a concentração na maioria das plantas fica em torno de 12 e 120 mg e açúcar por ml de volume de floema. (Taiz, L. & Zeiger, E., 2004 ; Kerbauy, G.B, 2004). VELOCIDADES DE TRANSPORTE A taxa de movimento de materiais nos elementos crivados pode ser expressa de duas maneiras: como velocidade, a distância linear percorrida por unidade de tempo, ou como taxa de transferência de massa, a quantidade de material que passa através de uma determinada seção transversal do floema ou dos elementos crivados por unidade de tempo. Tem sido dada preferência às taxas de transferência de massa baseadas na área de seção transversal dos elementos crivados, pois eles são as células condutoras do floema. Os valores das taxas de transferência de massa variam entre 1 a 15 g h -1 cm - 2 de elementos crivados. (Taiz, L. & Zeiger, E., 2004). Nas primeiras publicações sobre as taxas de transporte no floema, as unidades de velocidade utilizadas eram centímetros por hora (cm h -1 ) e as unidades de transferência de massa eram gramas por hora por centímetro quadrado (g h -1 cm -2 ) no floema ou nos elementos crivados. As unidades atualmente utilizadas (unidades SI) são metro (m) ou milímetros (mm) para comprimento, segundos (s) para o tempo e quilogramas (Kg) para massa. Diversos pesquisadores têm tentado medir a velocidade de translocação de diferentes substâncias no floema. Este tipo de trabalho é mais bem desenvolvido com traçadores radioativos. Tanto as velocidades quanto as taxas de transferência de massa podem ser medidas com esta técnica. O isótopo radioativo é geralmente introduzido na planta através da folha, por injeção ou síntese, e, em seguida, a frente de avanço do fluxo de soluto marcado por radioatividade é detectada em regiões localizadas abaixo, no caule. O período de tempo tomado para percorrer uma distância conhecida é a medida da velocidade de translocação. No tipo mais simples de experimento para medida de velocidade, o CO 2 marcado com C 11 ou C 14 é aplicado por um breve período de tempo à folha fonte (pulso de marcação) e a chegada da marca radioativa no tecido dreno ou a um ponto particular ao longo da rota é monitorada com um detector de radiação apropriado denominado contador Geiger Muller. O comprimento da via de translocação dividido pelo intervalo de tempo necessário para que a marca radioativa seja detectada no dreno produz uma medida de velocidade. Uma medida mais precisa da velocidade é obtida a partir do monitoramento da radioatividade em dois pontos ao longo da rota. O método exclui da medida o tempo necessário para a fixação o carbono marcado pela fotossíntese, para a

16 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 15 incorporação no açúcar de transporte e para a acumulação de açúcar nos elementos crivados da folha fonte. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005; Taiz, L. & Zeiger, E., 2004). Em geral, as velocidades medidas por várias técnicas são, em média, da ordem de 10 a 100 cm h -1, com obtenções ocasionais de 300 cm h -1, em plântulas jovens. As velocidades de transporte no floema são bastante altas, muito além da taxa de difusão em grandes distâncias. Portanto, qualquer mecanismo proposto para translocação no floema deve levar em conta essas altas velocidades. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005; Taiz, L. & Zeiger, E., 2004). Tabela 2: Velocidade de Transporte no floema de algumas espécies vegetais PLANTAS VELOCIDADE (cm. h -1 ) Metasequóia Batata Beterraba Feijoeiro 107 Cucúrbita sp Trigo 100 Cana-de-açúcar DESCARREGAMENTO DO F LOEMA O Descarregamento na Região do Dreno pode ser Simplástico ou Apoplástico. De todas as etapas do transporte no floema, o descarregamento é o que parece estar mais diretamente ligado com as diferenças na capacidade de armazenamento entre os diferentes tipos de drenos. Com as perspectiva de se aumentar o descarregamento em drenos de interesse econômico, tais como frutos, sementes, tubérculos e raízes tuberosas, esse processo vem sendo objeto de intensos estudos (Patrick, 1997; Oparka & Santa Cruz, 2000). Assim como o carregamento do floema que ocorre na fonte, o descarregamento que ocorre nos drenos envolve uma série de etapas, tais como: 1) Descarregamento do soluto vindo do TC. FIGURA 11: Tipos de descarregamento. No descarregamento apoplástico, a saída do tubo crivado pode ser apoplástica (tipo 1) ou simplástica com uma etapa apoplástica posterior (tipos 2A e 2B). C = Célula companheira; T = Tubo crivado; R = Célula receptora. Modificado de Taiz & Zeiger. Extraído de

17 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 16 2) Transporte a curta distância depois do descarregamento até as células do dreno 3) Armazenamento e metabolismo do açúcar no dreno. Essa terceira etapa (armazenamento e metabolismo do fotoassimilado) é o que denominamos alocação de assimilados e será discutida posteriormente. A duas primeiras etapas constituem o descarregamento propriamente dito, o qual pode ser do tipo simplástico ou apoplástico (Figura 12). O descarregamento apoplástico admite duas possibilidades, sendo que o descarregamento do TC pode ser apoplástico (tipo1, Fig. 12) ou pode ser simplástico, possuindo uma etapa apoplástica posterior (tipos 2A e 2B, Fig. 12). (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). O Tipo de Descarregamento varia com a Espécie e com o Estágio de Desenvolvimento A ocorrência de descarregamento simplástico ou apoplástico varia de acordo com a espécie vegetal, o tipo de tecido ou órgão e a fase de desenvolvimento (Figura 12). Um bom exemplo é o fruto de tomate, o qual possui um descarregamento simplástico e uma acumulação de amido no começo do desenvolvimento e posteriormente um descarregamento apoplástico e um acúmulo de açúcares solúveis. O tipo de descarregamento com maior capacidade de transporte é o simplástico e por isso o apoplástico é reservado para situações especiais. O descarregamento do floema tende a ser simplástico (Fig. 12A e B) em drenos nos quais o carbono é estocado em polímeros como amido e proteínas, ao invés de sacarose. Regiões meristemáticas caulinares e radiculares normalmente também possuem descarregamento do tipo simplástico. Nos ápices radiculares, os fotoassimilados chegam à região subapical desses órgãos através dos elementos do protofloema. Existem plasmodesmas ligando os TCs desses elementos com as células meristemáticas nos ápices radiculares. O descarregamento nos ápices caulinares é parecido com o que ocorre no ápice FIGURA 12: Exemplos de descarregamento simplástico (a, b) e apoplástico (c, d). Na cana de açúcar há uma barreira apoplástica devido à lignificação das células da bainha do feixe vascular. TR1 normalmente acumula polímeros, enquanto TR2 e TR3 acumulam açúcares solúveis. Nas sementes, TR4 corresponde ao tecido do embrião, o qual está isolado simplasticamente do tecido materno. TR, tecido de reserva; TC, tubo crivado; PV, parênquima vascular. Modificado de Patrick (1997). Extraído de radicular. Um exemplo de ápice caulinar que se transforma em um órgão de reserva é o tubérculo de batata. Desse modo, o descarregamento desse dreno de estoque de polímeros é simplástico (Fig. 12 A), assim como o meristema caulinar que o originou. Apesar de a cana-de-açúcar acumular açúcares

18 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 17 solúveis e não polímeros, o processo de descarregamento nos colmos que acumulam sacarose é necessariamente simplástico, pois há uma barreira apoplástica na parede celular das células da bainha do feixe vascular (Fig. 12 B). (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). O descarregamento apoplástico (Fig. 12 C e D) é comum em monocotiledôneas (ex. folhas jovens de milho), órgãos de reserva que acumulam mono e dissacarídeos ao invés de polímeros (ex. raízes de beterraba e cenoura), frutos (tomate, uva, laranja) e em sementes em desenvolvimento. Nas sementes em desenvolvimento é necessário um descarregamento apoplástico, pois não há conexão simplástica entre o tecido materno e os tecidos do embrião (Fig. 12 D). O descarregamento apoplástico em raízes que acumulam carboidratos como, a beterraba e a cenoura, é feito em três etapas: 1) Efluxo do açúcar para o apoplasto. 2) Passagem do açúcar para as células parenquimáticas do floema. 3) Passagem simplástica para as células parenquimáticas de estoque. As Enzimas Invertases são Fundamentais para o Descarregamento Apoplástico Durante o processo de descarregamento, é necessário que se mantenha o potencial de sacarose sempre baixo na célula receptora, para que não haja refluxo desse açúcar. Em órgãos com descarregamento simplástico, o baixo potencial químico de sacarose é mantido pela respiração ou pela conversão dos açúcares transportados em compostos necessários para o crescimento ou em polímeros de estoque. Já em órgãos com descarregamento apoplástico, as invertases desempenham um papel central na manutenção de um baixo potencial de sacarose para que haja uma chegada contínua desse composto nas células receptoras (Figura 13). FIGURA 13: Papel da invertase e do transportador de hexose no descarregamento apoplástico. A invertase diminui o potencial químico da sacarose na região do descarregamento, favorecendo uma chegada contínua desse nutriente. Ao mesmo tempo, o transportador de hexose é necessário para que os açúcares entrem nas células do dreno. SAC, sacarose; TP, transportador. Modificado de Roitsch & Ehneb (2000). Extraído de A enzima invertase pode agir em diversos locais na célula receptora (Figura 14) e sua ação é em conjunto com os transportadores de açúcares. Se a atividade da invertase é no apoplasto, a entrada do assimilado na célula receptora requer a presença de transportadores de hexose na

19 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 18 plasmalema. Por outro lado, se sua ação é no citoplasma ou no vacúolo, transportadores de sacarose devem estar presentes na plasmalema ou no tonoplasto, respectivamente. As invertases e os carreadores de açúcares também podem funcionar como mecanismos de recuperação de açúcares que se perdem para o apoplasto durante o descarregamento simplástico (Patrick, 1997). Desse modo, espécies com carregamento simplástico podem ter uma via apoplástica paralela. Um exemplo disso parece ser a batata, pois apesar de possuir um descarregamento simplástico, a superexpressão de invertase no apoplasto do tubérculo tende a aumentar a acumulação de matéria seca nesse órgão (Frommer & Sonnewald, 1995). FIGURA 14. Tipos de invertase e de carreadores de açúcares na célula receptora. A enzima invertase pode agir no apoplasto, no citoplasma ou no vacúolo. Símbolos vermelhos indicam carreadores de hexose e símbolos azuis indicam carreadores de sacarose. Ambos carreadores fazem simporte com H+ e por isso são dependentes da atividade de H+ - ATPases, de modo similar ao que ocorre no processo de carregamento (Fig. 9). Modificado de Taiz & Zeiger (1998). Extraído de Tanto o Descarregamento Simplástico quanto o Apoplástico são Dependentes de ATP No descarregamento apoplástico pode haver necessidade de gasto de energia para que os assimilados atravessem membranas. Nesse tipo de descarregamento, o açúcar deve atravessar duas membranas: a do TC e a da célula receptora. Às vezes há necessidade de atravessar a membrana do tonoplasto também, se a sacarose for armazenada no vacúolo. Embora não haja necessidade de atravessar membranas no descarregamento simplástico, há necessidade de energia para o metabolismo e biossíntese de polímeros de reserva. Em leguminosas, tanto a saída do TC quanto a entrada na célula receptora são processos ativos. Em trigo, a saída é passiva (a favor de gradiente) e a entrada é ativa. Tanto o transporte de hexose quanto o de sacarose costuma ser realizado em co-transporte (simporte) com prótons. Para manter um alto potencial de prótons utilizados no co-transporte, é necessário o gasto de energia através das ATPases. Pelo exposto acima, pode se concluir que três proteínas fundamentais estão envolvidas no descarregamento apoplástico do floema, ou seja: as invertases, as proteínas transportadoras de açúcar através das membranas e as H + - ATPases. O estudo e a manipulação da atividade dessas proteínas pode ser a chave para aumentar o descarregamento em alguns drenos de interesse agronômico. No caso do descarregamento simplástico, o principal mecanismo para garantir sua continuidade é a síntese

20 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 19 de polímeros, sobretudo o amido. A síntese de polímeros, ou seja, o metabolismo do açúcar transportado é considerado alocação de assimilados e será discutido a seguir. ALOCAÇÃO DE ASSIMILADOS Entende-se como alocação de assimilados a regulação da divisão do carbono fixado entre as várias vias metabólicas. A alocação compreende o armazenamento, a utilização e o transporte do carbono fixado. Vários podem ser os destinos metabólicos do carbono fixado, tais como a utilização na respiração, síntese de reservas e síntese de materiais estruturais (parede celular, lignificação, etc). O processo de alocação pode ocorrer tanto na fonte como no dreno. Nas fontes, após a fotossíntese, algumas plantas armazenam o carbono fixado sob a forma de amido nos cloroplastos e sacarose nos vacúolos, sendo essas fontes de carbono mobilizadas para a translocação durante a noite. Normalmente, a sacarose é a primeira a ser mobilizada, e só quando ela termina é que a planta começa a degradar amido. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). A síntese de sacarose no citoplasma compete com a de amido nos cloroplastos A regulação entre a síntese de amido ou de sacarose é um processo regulado de modo competitivo nos vegetais. Como a sacarose é sintetizada no citosol, a triose fosfato destinada para isso deve vir do cloroplasto. Ao mesmo tempo, a síntese de ATP no cloroplasto requer um suprimento de fosfato vindo do citosol. Quem faz essa troca é o translocador de fosfato. Se há síntese de sacarose no citoplasma, há liberação de fosfato, ou fósforo inorgânico (Pi) que é trocado por triose do cloroplasto. Desse modo, reduz-se a triose disponível para a síntese de amido no cloroplasto. As enzimas chaves na biossíntese de sacarose no citoplasma são a sacarose fosfato sintase (SPS) e a frutose-1,6-bisfosfatase. No cloroplasto, a enzima chave na síntese de amido é a ADP-glicose pirofosforilase. Essa última enzima é inibida por Pi. Se o nível de Pi é alto no citossol, ele será trocado por triose fosfato para síntese de sacarose e a FIGURA 15: Alocação de fotoassimilados A síntese de sacarose libera fosfato (Pi) no citoplasma e o Pi é trocado com a triose fosfato pelo translocador de fosfato (TPi) favorecendo a contínua síntese de sacarose. Se a síntese de sacarose pára, a triose fosfato permanece no estroma para a síntese de amido. A triose fosfato é produzida no Ciclo de Calvin e sua utilização para o acúmulo de amido nos plastídios ou de sacarose no vacúolo dependerá do translocador de fosfato. As três enzimas chaves desse processo estão representadas Prof.Dr. em vermelho. Roberto SPS, Cezar Sacarose Lobo da fosfato Costa. sintase. Modificado de Taiz & Zeiger (1998). Extraído de Extraído de

21 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 20 síntese de amido será inibida. A luz também afeta a alocação de assimilados, sendo que ela promove a desfosforilação da enzima SPS, tornando-a ativa. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). A alocação de assimilados é de interesse para o melhoramento vegetal Existem consideráveis diferenças quanto à alocação de assimilados entre os diferentes tipos de órgãos e espécies vegetais, sendo essa variabilidade de interesse para o melhoramento vegetal. Muitas espécies vegetais acumulam amido em frutos imaturos e a degradação desse amido durante a maturação contribui para um aumento no teor de sólidos solúveis (Brix). Entre as plantas cultivadas nas quais se tem buscado um aumento no Brix, está o tomateiro (Lycopersicon esculentum). Enquanto o Brix do tomateiro normalmente não ultrapassa o valor 5, algumas espécies do gênero Lycopersicon possuem frutos com Brix igual a 10. É interessante notar que os frutos de uma dessas espécies, L. hirsutum, acumulam muito amido quando verdes, o qual está relacionado com uma maior atividade da enzima ADP-glicose pirofosforilase (Schaffer et al., 2000). Uma outra espécie com alto Brix é L. chmielewskii. Essa última espécie possui um lócus não funcional para a enzima invertase específica do fruto (Chetelat et al., 1995), o que faz com que seus frutos acumulem sacarose, ao invés de hexoses, como ocorre no tomateiro. Sob o ponto de vista osmótico, o acúmulo de sacarose ao invés de hexose faz com que, para uma mesma quantidade total de carbono fixado, o potencial osmótico (ψ os ) seja bem maior (menos negativo) em frutos que acumulam sacarose. Com um maior potencial osmótico, há uma tendência de acumular menos água, o que leva a duas conseqüências que favorecem a um maior Brix. Em primeiro lugar, o menor acúmulo de água irá diluir menos os sólidos solúveis. Em segundo lugar, esses frutos tenderão a manter um menor potencial de pressão (turgescência), o que, como se verá adiante favorece o descarregamento e a força do dreno. Por fim, a ausência da atividade de uma invertase no fruto e a grande acumulação de amido em espécies de Brix elevado sugere que, para se obter um tomateiro com Brix equivalente, seria necessário mudar muitos aspectos da sua alocação de assimilados, os quais podem ser controlados por diversos genes. Essa constatação está de acordo com as análises genéticas que mostram que a herança do Brix em Lycopersicon é poligênica (Peterson et al., 1988). Uma outra espécie cultivada onde as diferenças na alocação de assimilados possuem um amplo impacto na produtividade é a batata (Solanum tuberosum). Nessa espécie, têm se buscado sempre variedades com alto conteúdo de amido nos tubérculos. Uma abordagem biotecnológica interessante para essa cultura seria a alteração genética de componentes importantes nos processos de alocação, para favorecer o acúmulo de amido. O exemplo disso, plantas de batata transformadas com antisense para o translocador de Pi alocou mais carbono em amido e menos em sacarose (Reismeier et al., 1993). De modo semelhante, batatas transgênicas superexpressando a enzima ADPglicose pirofosforilase tiveram um aumento de 30% no conteúdo de amido (Frommer & Sonnewald, 1995).

22 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 21 MECANISMOS DE TRANSPORTE NO FLOEMA Fluxo de Pressão (ou de Massa) Até o começo da década de 80 o movimento a longa distância no floema era o principal componente estudado, e para tal, muitas teorias foram levantadas. Nesse contexto, o estudo dos processos de carregamento e descarregamento ficou relativamente negligenciado. Embora hoje tenhamos claro que esses dois processos são na verdade os mais relevantes para, por exemplo, manipular um dreno de interesse agronômico, o conhecimento do transporte à longa distância não pode, por sua vez, ser negligenciado. Sobre esse tópico, sabe-se que para uma distância de um metro, um determinado soluto demorará em média uma hora para ser translocado. Embora a velocidade média no floema seja, portanto de 1 m/h, ela pode variar de 0,3 a 1,5 m/h. Essa velocidade é rápida e evidencia que o transporte não é por difusão. A título de comparação, a taxa de difusão é de 1 m a cada 32 anos. Outra característica do transporte no floema é que ele, ao contrário do xilema, é feito por pressão e não por tensão. Uma prova disso é o fato dos afídios não necessitarem de sugar o conteúdo floemático, sendo que esse continua fluindo pelos estiletes desses insetos, mesmo quando o resto do corpo é removido. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). FIGURA 16: Teoria do fluxo de pressão para o transporte no floema. O fluxo de pressão é gerado pelo gradiente de potencial de pressão (ψp), o qual é alto na fonte e baixo no dreno. O processo de carregamento de sacarose (SAC) no TC da fonte abaixa o potencial osmótico (ψos) e conseqüentemente o potencial hídrico (ψw), o qual leva à entrada de água vinda do xilema e, por fim, aumento do ψp. O descarregamento no dreno leva a um processo inverso e provoca a diminuição do ψp. (extraído de Manual de Fisiologia Vegetal teoria e prática, Castro, Kluge & Peres). Extraído de Atualmente a teoria mais aceita para explicar o transporte à longa distância no floema é a do Fluxo de Pressão. Essa teoria foi proposta por Münch em 1930 e perfaz os requisitos expostos acima. O fluxo de pressão é gerado pelo gradiente de potencial de pressão (ψp) entre a fonte e o dreno. O gradiente de pressão, por sua vez, é gerado pelas alterações no potencial hídrico (ψw) devido aos processos de carregamento e descarregamento. Na fonte o carregamento de solutos (fotoassimilados) abaixa o potencial osmótico (ψos) e conseqüentemente o ψw do TC. O

23 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 22 abaixamento do ψw provoca a entrada de água vinda do xilema, aumentando o potencial de pressão (ψp) do TC nessa região (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). No dreno, o descarregamento de solutos aumenta o ψ w do TC, fazendo com que a água saia para as células adjacentes. Há uma diminuição do ψp e o gradiente de ψp entre a fonte e o dreno é a pressão de turgescência necessária ao movimento no floema (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Em última análise, pode se dizer que o gradiente de pressão é estabelecido como conseqüência do carregamento do floema na fonte e do descarregamento no dreno. É interessante notar que na teoria de Münch, a água move-se no floema contra um gradiente de potencial hídrico (ψw) da fonte para o dreno. Esse movimento de água não vai contra as leis da termodinâmica, pois ela está se movendo por fluxo de massa e não por osmose. O movimento de água é, portanto conduzido por um gradiente de pressão e não por um gradiente de ψw. Embora o fluxo de pressão seja passivo, ele é gerado por processos ativos de absorção de solutos na fonte e no dreno. Por fim, é importante ressaltar que se não existissem as placas crivadas no TC, os gradientes de ψos, ψw e ψp não seriam possíveis, pois os sistemas tenderiam rapidamente a um equilíbrio. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). A Manipulação do Fluxo de Pressão Influencia o Descarregamento Matematicamente, o volume do fluxo de seiva (Jv) pode ser representado pela expressão: Jv = Lp (ψ p1 ψ p2 ) Na expressão acima, Lp representa a condutividade hidráulica e ψ P1 e ψ P2 são os potenciais de pressão da fonte e do dreno, respectivamente. Essa equação indica que uma diminuição artificial do potencial de pressão no dreno (ψ P2 ) aumentaria o volume do fluxo de seiva em um dreno. Uma maneira de se fazer isso seria diminuir o potencial osmótico (através da adição de solutos) de uma solução externa ao dreno, o que provocaria a saída de água e conseqüente diminuição do potencial de pressão das células do dreno. Consistente com essa observação, o tratamento de raízes de plântulas de ervilha com manitol aumentou a importação de [14C]-sacarose (Schultz, 1994), possivelmente porque houve diminuição do potencial de parede nas células do dreno. No referido experimento, a adição de 350 nm de manitol aumentou a incorporação de sacarose em mais de 300% (Schultz, 1994). Embora tenhamos enfatizado até aqui que os processos de carregamento e, sobretudo de descarregamento sejam os alvos primários para manipulações biotecnológicas visando aumentar a produtividade agrícola, os experimentos de Schutz (1994) evidenciam que o controle do transporte a longa distância também pode favorecer o

24 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 23 descarregamento em drenos de importância agronômica. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Fluxo Eletrosmótico Duas das principais objeções à hipótese de Münch, do fluxo de pressão, referem-se à necessidade de excessivo potencial pressão para promover o fluxo através dos poros da placa e ao fato de que ela é uma teoria essencialmente não fisiológica, enquanto que os tecidos do floema possuem alta atividade fisiológica. Ambas objeções têm sido respondidas com a teoria eletrosmótica, apresentada por Spanner em Nesta teoria, dois tipos de fluxo de massa são tratados. Um fluxo de massa mecânico, descendente, no lume do elemento crivado, devido a gradientes de turgescência e um fluxo de massa elétrico ou eletrosmótico através dos poros das placas crivadas. Spanner postulou que ocorre um fluxo eletrosmótico de água e solutos através dos poros das placas crivadas devido à polarização das mesmas por absorção de um íon em um lado e pela secreção do mesmo íon no outro lado da placa. Sugeriu que os íons potássio (K + ) poderiam estar desempenhando esta função. A absorção de potássio em um lado da placa e sua secreção no outro lado poderia ser realizada pelas células companheiras adjacentes ao tubo crivado. Esta absorção e a secreção de um íon carregado poderiam criar um gradiente elétrico que produziria um fluxo unidirecional através dos poros. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Figura 17: representação do fluxo eletrosmótico. Extraído de Castro, Kluge & Peres, Spanner considera que sua teoria eletrosmótica preenche alguns dos principais requisitos exigidos, de acordo com o conhecimento atual da estrutura e da função do floema. Ela possui uma base física adequada, é altamente fisiológica e envolve forças de poder suficientes e bem estabelecidas. A teoria não parece envolver qualquer aspecto estrutural cuja existência não seja conhecida, ao contrário, na época em que foi proposta, ela designava uma função para diversos dos principais elementos característicos do floema, que pareciam mesmo desempenhá-la. Talvez a melhor prova para este mecanismo seja a demonstração de que existe realmente uma diferença de potencial elétrico através das placas crivadas do floema primário de videira (Vitis vinifera). Esta diferença de potencial foi determinada pela inserção de microeletrodos no interior dos tubos crivados. Os valores obtidos, que variavam de 4 a 48 mv, possuíam a magnitude necessária para manter o fluxo eletrosmótico nas taxas exigidas. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). A circulação de íons potássio em redor da placa crivada tem sido sugerida como o mecanismo que poderia causar o gradiente de potencial. Este íon é encontrado nos tubos crivados, ocorrendo em concentrações compatíveis com o mecanismo sugerido, mas parece tratar-se de

25 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 24 simples transporte descendente de potássio no floema. Entretanto é interessante notar que se observou uma pronunciada redução na translocação de 2,4-D com carbono marcado em plantas de tomateiro deficientes em potássio. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Corrente Protoplasmática Um movimento circular ou ciclose do protoplasma vivo tem sido observado em muitas diferentes células vegetais. Esta corrente protoplasmática foi pela primeira vez considerada como uma explicação para o mecanismo da translocação no floema por De Vries em A teoria da corrente protoplasmática foi aceita por Curtis e colaboradores, em 1935, que acreditavam que o protoplasma em movimento carregava os solutos no interior dos elementos crivados e que essas camadas de protoplasma fluido Figura 18: representação da corrente citoplasmática (ciclose). Extraído de, Castro, Kluge & Peres, podiam mover-se de célula para célula através das conexões protoplasmáticas nas placas crivadas. Alternativamente, o movimento através dos poros da placa poderia ocorrer pelo processo de transporte ativo. A corrente citoplasmática nunca foi observada em elementos crivados maduros, assim, a corrente protoplasmática como um possível mecanismo de translocação é limitada aos elementos do floema ainda jovens que contém citoplasma metabolicamente ativo. A melhor prova para esta teoria seria a demonstração do movimento bidirecional simultâneo no interior das menores unidades funcionais de condução, isto é, em uma fila única de elementos crivados do floema. As demonstrações anteriormente descritas sobre o movimento bidirecional no floema não se restringiam a uma fila única. Efetuaram-se ensaios comparando a exportação de assimilados com carbono-14 de folhas em diferentes posições na haste de feijoeiro. As folhas basais exportaram predominantemente para as raízes, as superiores ao ápice da planta, e as intermediárias para ambas as direções. O movimento bidirecional ocorria em tecidos jovens do floema, mas em feixes separados. O componente do movimento ascendente para a folha superior seguinte estava confinado em feixes alternados com relação ao componente descendente. Entretanto, foi apresentada a possibilidade conceitual de que o movimento bidirecional simultâneo pode ocorrer em um só tubo crivado. Em uma folha superior de fava (Vicia faba) aplicou-se uréia possuindo carbono-14, enquanto uma folha basal recebeu o corante fluoeresceína. Afídeos (Acyrthosiphonpisum) colocados na haste, entre as duas folhas tratadas, tiveram sua secreção coletada em uma placa giratória colocada sob a colônia. Sabese que estes afídeos alimentam-se em um único tubo, sendo que a secreção coletada continha ambos os traçadores utilizados. À primeira vista, este resultado parece ser uma boa prova do movimento bidirecional simultâneo em um único tubo crivado, e do mecanismo da corrente protoplasmática. O autor considera, porém, que existe a possibilidade alternativa de os traçadores se moverem inicialmente em direções opostas, lado a lado, em tubos adjacentes, mas o posterior

26 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 25 transporte lateral de cada traçador pode promover um movimento circular, e conseqüentemente, o caminhamento dos traçadores em um mesmo tubo crivado. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Autores que apóiam a hipótese da corrente protoplasmática têm apresentado provas sugerindo que a translocação é um processo ativo. Sob certas condições, a translocação pode mesmo ser bloqueada por inibidores da respiração, como KCN e azida, e por narcóticos, sendo também diminuída por baixas temperaturas (2 a 3 C). Apesar desses resultados indicarem a exigência de atividade metabólica, eles não provam que a corrente protoplasmática está necessariamente envolvida. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Proteínas Contrácteis Recentemente, foram apresentadas várias proposições envolvendo a ação de proteínas nos tubos crivados. Quando tubos crivados são examinados ao microscópio, o líquido próximo das placas crivadas freqüentemente parece tremular de uma forma semelhante aos cílios de turbelários. Isto pode sugerir que fibrilas de filamentos plasmáticos (proteína de floema) encontram-se ligadas às placas crivadas, podendo propagar ondas contrácteis ao longo de si, o que poderia projetar uma corrente de líquido através dos poros da placa Figura 19: Esquema mostrando as proteínas contrateis Extraído de, Castro, Kluge & Peres, crivada. Sugeriu-se que a proteína de floema é constituída por microfilamentos de actina, sendo que esses dímeros da miosina, em solução, podem ser ativados de forma a se moverem ao longo da superfície, arrastando solução de sacarose. Isto pode promover um tipo de fluxo de massa capaz de alterar-se em direção, uma vez que as orientações actina-miosina sejam revertidas por um processo de fluxo de pressão, por exemplo. A parte contráctil deste modelo pode ser constituída de pontes moleculares ao longo da superfície dos filamentos de actina. De acordo com esta teoria, a translocação no floema ocorreria basicamente através de fluxo de massa e de fluxo microfibrilar, além da existência de diversos processos subsidiários. O fluxo microfibrilar refere-se ao carregamento e translocação da sacarose nos filamentos plasmáticos, possivelmente através de um tipo de movimento microperistáltico. Sua eficiência depende da integridade das microfibrilas que se estendem através do lume e placas dos tubos crivados. O fluxo de massa pode mover-se como um fluxo de pressão sob as pressões de carregamento no plasmalema. Mais freqüentemente, move-se para fora, por meio do mecanismo microfibrilar, no qual ondas em fase podem ser lançadas através das placas crivadas para atuar como bombas peristálticas. O fluxo de massa pode ser impedido por acúmulo de calose nos poros da placa crivada ou pela parada do mecanismo de fluxo microfibrilar. O fluxo de massa terá o perfil de fluxo de uma difusão ativada. Os diversos mecanismos de translocação orgânica no floema parecem ser complementares, sendo que um pode incrementar a

27 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 26 ação do outro, ou certos mecanismos podem também operar sob condições que impedem a ação de outros. Características intrínsecas da espécie vegetal e do ecossistema poderiam possivelmente conduzir ao mecanismo de ação preferencial. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). TRANSLOCAÇÃO E PRODUTIVIDADE Poda e Partição de Assimilados A poda é uma técnica de manipulação de fontes e drenos utilizada por horticultores com finalidade de modificar a partição de assimilados. Existem vários tipos de podas, mas na maioria delas o objetivo é deslocar os fotoassimilados para os drenos de interesse e conseqüentemente, aumentar a produtividade. Desse modo, é comum eliminar-se os chamados ramos ladrões em fruteiras perenes ou fazer a eliminação de brotações laterais em culturas anuais como o tomateiro. A quebra da dominância apical em ornamentais e fruteiras pode incrementar o florescimento. Além de se eliminar os drenos não produtivos, também é comum fazer-se o desbaste do excesso de flores ou frutos em desenvolvimento para aumentar a quantidade de assimilados que é aumentada para os remanescentes. Um tipo de poda bastante peculiar e que possui relação direta como transporte no floema é a prática do anelamento em videiras. Nessa cultura faz-se o anelamento dos ramos que contém racemos ainda em flor para provocar a retenção os assimilados e conseqüentemente a melhoria da produção e a qualidade das uvas produzidas naquele cacho. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). FIGURA 20: Prática do anelamento na produção de uva. O anelamento provoca a retenção de assimilados no ramo aumentando a quantidade que é translocada para o dreno de interesse (frutos). Extraído de

28 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 27 Transporte e Índice de Colheita O melhoramento genético consiste numa outra maneira de se aumentar a produtividade. Como a fotossíntese é a fonte geradora dos fotoassimilados e em última análise, o que é produzido na agricultura tem-se a noção geral de que o melhoramento das espécies cultivadas possui como um dos alvos principais a otimização da fotossíntese. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Contudo, é preciso ter em mente que a fotossíntese é um processo fundamental para a sobrevivência de qualquer planta, cultivada ou silvestre, e por isso vem sendo melhorado pela própria natureza a pelo menos 3 bilhões de anos. Essa observação leva a crer que seja muito difícil otimizar ainda mais o sistema fotossintético ao nível celular ou das moléculas envolvidas nas reações dos tilacóides (transformação da luz em poder redutor) ou do estroma (redução do CO 2 a composto orgânico).consistente com essa hipótese, sabe-se que historicamente o aumento da produtividade agrícola não tem sido correlacionado com um aumento na biomassa das culturas. Hoje sabemos que a diferença entre os cultivares tradicionais e os modernos, mais produtivos, não é um aumento na produção de matéria seca (MS) e sim do índice de colheita (IC). IC é a razão entre a MS colhida e a MS da planta. Como a MS é produto direto da fotossíntese e o IC é regulado pela relação fonte - dreno, pode-se dizer que o melhoramento não aumentou a taxa de fotossíntese por área foliar, mas sim a partição de fotoassimilados. Sendo assim, é dispensável dizer que o entendimento do processo de transporte no floema é de importância estratégica para a agricultura. Mesmo sem conhecer bem os processos de carregamento, descarregamento e de transporte a longas distâncias no floema, os melhoristas devem ter inconscientemente selecionado mutações nesses processos ao fazerem seleção massal para maior produtividade. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Hormônios Vegetais e Produtividade Mutações e plantas transgênicas afetando o desenvolvimento vegetal também podem alterar bastante o IC. Um alvo para essas mutações ou manipulações biotecnológicas são os hormônios vegetais. Como os hormônios vegetais regulam o desenvolvimento, eles possuem pelo menos um papel indireto na regulação da relação fonte-dreno, pois regularão o crescimento relativo de cada fonte e de cada dreno. Um exemplo marcante é o caso dos mutantes semi-anões de trigo que foram a base da Revolução Verde. Hoje sabemos que esses mutantes são na verdade defectivos na codificação de proteínas essenciais na FIGURA 21: Comparação da produtividade (A), matéria seca (B) e índice de colheita (C) de cultivares de trigo lançadas em diferentes anos. As cultivares foram plantadas e colhidas todas nas mesmas condições em um mesmo ano agrícola. Notar um incremento substancial na produtividade e no IC a partir de 1950, ou seja, Prof.Dr. o início Roberto da Revolução Cezar Verde. Lobo da Modificado Costa. de Gifford et al. (1984).

29 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 28 transdução de sinais para giberelinas. O nanismo provocado por diminuição nas giberelinas tende a ser mais intenso nas partes vegetativas (encurtamento do entrenó) do que nas reprodutivas. Como conseqüência, há um aumento relativo dos drenos que são colhidos (grãos) em detrimento dos que não serão colhidos, aumentando o IC. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Além disso, o nanismo em gramíneas permite o emprego de dosagens elevadas de adubação nitrogenada sem que haja o acamamento, o qual é prejudicial para a colheita. Uma outra classe hormonal, composta pelas citocininas, também pode ter impacto no IC, pois ao retardar a senescência das flores, controla a quantidade total de fotoassimilados que será produzida para um determinado dreno. Como o carregamento e o descarregamento envolvem transporte ativo de solutos dependentes da ATPase de H, hormônio do grupo das auxinas que regula essa enzima, também pode ter um papel importante na regulação da relação fonte-dreno. As ATPases agem em conjunto com carreadores de açúcares nas regiões de carregamento e descarregamento e por isso, mutações nos genes que codificam esses carreadores também são alvos a serem selecionados para obtenção de plantas com maior IC. Contudo, é importante ressaltar que há um limite no crescimento do índice de colheita, pois além de translocar assimilados para órgãos que serão colhidos, as plantas também precisam investir nos órgãos que irão gerar fotoassimilados (folhas) ou nutrientes minerais e água (raízes). Sugere-se um limite de IC de 0,62 para o trigo. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). Biotecnologia e Relação Fonte Dreno A produção de raízes tuberosas e tubérculos é outro fator de impacto para o aumento da produtividade agrícola. Esses órgãos de reserva são geralmente provenientes de plantas domesticadas que originalmente eram bianuais (exemplo: beterraba, cenoura). No estado silvestre essas plantas possuíam órgãos de reserva que eram drenos em um primeiro ano e depois se transformam em fontes de assimilados para o crescimento reprodutivo no segundo ano. Sob o ponto de vista do melhoramento, a mudança de dreno para a fonte é indesejável e muitas das variedades melhoradas possuem mutações que bloqueiam essa transição. O processo de transição de um órgão de um estágio de dreno para um de fonte deve envolver a interrupção do descarregamento. Em plantas com descarregamento simplástico, um possível mecanismo de transição seria o fechamento de plasmodesmos ou mesmo uma diminuição de sua freqüência. Um bom modelo para se estudar a mudança dreno fonte são as próprias folhas, pois essas são heterotróficas no começo de seu desenvolvimento e depois se tornam produtoras de assimilados. Em geral, quando uma folha já se expandiu 50% ela pode ser considerada uma fonte, pois exporta mais do que consome. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005).

30 Translocação de Solutos Orgânicos no Floema 29 FIGURA 22: Transição de dreno para fonte durante o desenvolvimento de uma folha. Notar que há uma diminuição no processo de descarregamento e um aumento concomitante no carregamento. Extraído de No futuro, o isolamento dos genes que se expressam diferencialmente durante a mudança de fase de dreno para fonte nas folhas pode fornecer importantes subsídios para uma manipulação biotecnológica desse processo. (Castro, P.R.C; Kluge, R.A & Peres, L.E.P, 2005). CONCLUSÃO A matéria orgânica produzida nas folhas é distribuída para as partes da planta que não fazem fotossíntese, como raízes, caules, flores e frutos. Esse transporte é realizado pelos vasos liberianos (floema), indo da fonte produtora da seiva orgânica para a fonte consumidora (drenos). As folhas mais altas alimentam as extremidades do caule (ápice caulinar), onde ocorre o crescimento, enquanto as folhas mais baixas alimentam as raízes. Na formação do fruto, que acumula reservas nutritivas, há uma absorção de matéria orgânica dos tecidos vizinhos. No mesófilo da folha, a fotossíntese produz glicose e outros glicídios. Nestas células ocorre a formação da sacarose (um glicídio composto por uma molécula de glicose e uma de frutose), que é o principal açúcar transportado pelo floema. Essa sacarose difunde-se pelas células do parênquima clorofiliano através de plasmodesmas (prolongamento de citoplasma que comunicam duas células vizinhas). Assim ela chega até o floema, localizado nas pequenas nervuras das folhas. Lá, é absorvida por transporte ativo pelas células companheiras do floema, passando posteriormente para o interior dos tubos crivados, e com, a chegada dessa sacarose, a célula do tubo crivado aumenta a sua pressão osmótica e absorve água do xilema vizinho.a entrada de sacarose e água no floema provoca um aumento do volume da seiva orgânica dentro das células dos tubos crivados aumentando a pressão da água (pressão hidrostática). Na outra extremidade do floema, onde está o órgão consumidor, o fluxo se faz no sentido contrário: as células companheiras bombeiam a sacarose do tubo crivado para as células do órgão consumidor um fruto ou uma raiz, por exemplo. Com a saída da sacarose, a célula do vaso diminuiu a sua pressão osmótica e, portanto, perde água para o órgão consumidor., conseqüentemente, a pressão hidrostática nessa região diminui. Assim, a seiva se move da região de maior pressão hidrostática para a região de menor pressão.