Cutícula da planta - Plant cuticle

Contas de água na cutícula cerosa das folhas de couve

A cutícula de uma planta é um filme protetor que cobre a epiderme das folhas , brotos jovens e outros órgãos aéreos da planta sem periderme . É composto por polímeros lipídicos e hidrocarbonetos impregnados com cera e é sintetizado exclusivamente pelas células epidérmicas.

Descrição

Anatomia de uma folha de eudicote

A cutícula da planta é uma camada de polímeros lipídicos impregnados com ceras que estão presentes nas superfícies externas dos órgãos primários de todas as plantas terrestres vasculares. Também está presente na geração de esporófitos de hornworts e em gerações de esporófitos e gametófitos de musgos. A cutícula da planta forma uma cobertura externa coerente da planta que pode ser isolada intacta tratando o tecido da planta com enzimas como a pectinase e a celulase .

Composição

A cutícula é composta por uma membrana cuticular insolúvel impregnada e recoberta por ceras solúveis . Cutin , um polímero de poliéster composto de ômega hidroxi ácidos interesterificados que são reticulados por ligações éster e epóxido , é o componente estrutural mais conhecido da membrana cuticular. A cutícula também pode conter um polímero de hidrocarboneto não saponificável conhecido como Cutan . A membrana cuticular é impregnada com ceras cuticulares e coberta com ceras epicuticulares , que são misturas de compostos alifáticos hidrofóbicos , hidrocarbonetos com comprimentos de cadeia tipicamente na faixa de C16 a C36.

Biossíntese de cera cuticular

A cera cuticular é conhecida por ser amplamente composta de compostos derivados de ácidos graxos de cadeia muito longa (VLCFAs) , como aldeídos , álcoois , alcanos , cetonas e ésteres . Também estão presentes outros compostos na cera cuticular que não são derivados de VLCFA, como terpenóides , flavonóides e esteróis e, portanto, têm vias sintéticas diferentes dos VLCFAs.

A primeira etapa da via de biossíntese para a formação dos VLCFAs cuticulares, ocorre com a biossíntese de novo das cadeias acil C16 (palmitato) pelos cloroplastos no mesofilo, e termina com a extensão dessas cadeias no retículo endoplasmático das células epidérmicas . Um importante catalisador que se acredita estar neste processo é o complexo de ácido graxo elongase (FAE).

Para formar os componentes da cera cuticular, os VLCFAs são modificados por meio de duas vias identificadas, uma via de redução de acila ou uma via de descarbonilação . Na via de redução de acila, uma redutase converte VLCFAs em álcoois primários, que podem então ser convertidos em ésteres de cera por meio de uma cera sintase . Na via de descarbonilação, os aldeídos são produzidos e descarbonilados para formar alcanos e podem ser subsequentemente oxidados para formar álcoois e cetonas secundários. A via de biossíntese da cera termina com o transporte dos componentes da cera do retículo endoplasmático para a superfície epidérmica.

Funções

A função primária da cutícula da planta é como uma barreira de permeabilidade à água que evita a evaporação da água da superfície epidérmica e também impede que água externa e solutos entrem nos tecidos. Além de sua função de barreira de permeabilidade à água e outras moléculas (evita a perda de água), a micro e nano estrutura da cutícula possui propriedades de superfície especializadas que evitam a contaminação dos tecidos vegetais com água externa, sujeira e microorganismos. Os órgãos aéreos de muitas plantas, como as folhas do lótus sagrado ( Nelumbo nucifera ), têm propriedades ultra-hidrofóbicas e autolimpantes que foram descritas por Barthlott e Neinhuis (1997). O efeito de lótus tem aplicações em materiais técnicos biomiméticos .

A proteção contra desidratação fornecida por uma cutícula materna melhora a aptidão da prole no musgo Funaria hygrometrica e nos esporófitos de todas as plantas vasculares . Nas angiospermas, a cutícula tende a ser mais espessa no topo da folha ( superfície adaxial ), mas nem sempre é mais espessa. As folhas de plantas xerófitas adaptadas a climas mais secos têm espessuras de cutícula mais iguais em comparação com as de plantas mesofíticas de climas mais úmidos, que não apresentam alto risco de desidratação por baixo das folhas.

“A lâmina cerosa da cutícula também funciona na defesa, formando uma barreira física que resiste à penetração de partículas virais, células bacterianas, esporos e filamentos em crescimento de fungos”.

Evolução

A cutícula da planta é uma de uma série de inovações , junto com estômatos , xilema e floema e espaços intercelulares no tecido do caule e posteriormente no mesofilo da folha , que as plantas evoluíram há mais de 450 milhões de anos durante a transição entre a vida na água e a vida na terra. Juntos, esses recursos permitiram que os brotos de plantas verticais explorassem ambientes aéreos para conservar água internalizando as superfícies de troca gasosa, envolvendo-as em uma membrana impermeável e fornecendo um mecanismo de controle de abertura variável, as células de guarda estomática , que regulam as taxas de transpiração e CO 2 intercâmbio.

Referências