Nova descoberta envolvendo a endossimbiose poderia revolucionar o uso de fertilizantes na agricultura
Pesquisadores descobriram um mecanismo biológico que torna as raízes das plantas mais receptivas aos micróbios benéficos do solo.
Esta descoberta dos pesquisadores do John Innes Centre abre caminho para práticas agrícolas mais ecologicamente corretas, permitindo potencialmente que os agricultores usem menos fertilizantes.
A produção da maioria das principais culturas depende de fertilizantes de nitrato e fosfato.
Se pudéssemos usar relacionamentos mutuamente benéficos entre raízes de plantas e micróbios do solo para aumentar a absorção de nutrientes, poderíamos potencialmente reduzir o uso de fertilizantes inorgânicos.
Pesquisadores do grupo da Dra. Myriam Charpentier descobriram uma mutação em um gene na leguminosa Medicago truncatula que reprograma a capacidade de sinalização da planta para que ela melhore as parcerias com bactérias fixadoras de nitrogênio chamadas rizóbios e fungos micorrízicos arbusculares (AMF) que fornecem fósforo às raízes.
Esse tipo de parceria, conhecida como endossimbiose, onde um organismo existe dentro de outro, permite que as plantas leguminosas roubem nutrientes do solo por meio de micróbios, em troca de açúcares.
Uma barreira ao uso generalizado de parcerias endossimbióticas na agricultura é que elas ocorrem preferencialmente em solos pobres em nutrientes, conflitando com as condições da agricultura intensiva.
Neste estudo que aparece na Nature, experimentos mostraram que a mutação genética em uma via de sinalização de cálcio aumenta a endossimbiose em condições agrícolas.
De forma empolgante, a equipe usou abordagens genéticas para mostrar que a mesma mutação genética no trigo aumenta a colonização por bactérias fixadoras de nitrogênio e AMF em condições de campo também.
As descobertas representam um avanço emocionante na ambição de longa data de usar parcerias endossimbióticas aprimoradas como alternativas naturais ao fertilizante inorgânico em grandes culturas, incluindo cereais e leguminosas.
"Nossas descobertas têm grande potencial para o avanço da agricultura sustentável. É inesperado e emocionante que a mutação que identificamos aumente a endossimbiose em condições agrícolas, porque oferece o potencial para a produção sustentável de culturas usando endosimbiontes juntamente com o uso reduzido de fertilizantes inorgânicos", disse o Dr. Charpentier.
"A descoberta contribui amplamente para a pesquisa sobre sinalização de cálcio, ao mesmo tempo em que oferece uma solução de transição para uma produção mais sustentável de culturas economicamente importantes."
Pesquisas anteriores do grupo Charpentier mostraram que a sinalização de cálcio em núcleos de células radiculares é essencial para o estabelecimento da endossimbiose radicular com bactérias fixadoras de nitrogênio úteis e AMF.
Este estudo decodifica esse mecanismo de sinalização chave, mostrando como as oscilações de cálcio regulam a produção de compostos chamados flavonoides que aumentam a endossimbiose.
“Nossa descoberta ressalta a importância da ciência fundamental para lidar com os desafios sociais”, concluiu o Dr. Charpentier.
A endossimbiose da raiz é altamente benéfica para as plantas, aumentando a absorção de nutrientes e a resiliência ao estresse. Há uma necessidade crescente de desenvolver culturas de alto rendimento e resistentes a doenças e reduzir o uso de fertilizantes para proteger o meio ambiente, bem como reduzir os custos para os agricultores.
Combinar resistência a doenças e resiliência climática com assimilação eficiente de nutrientes por meio de associação aprimorada com microrganismos simbióticos é um elemento-chave dessa ambição.
