Um novo caminho para o arroz mais resistente: ajuste de seu microbioma
Microbioma do arroz é fundamental para descobrir formas de resistência neste ambiente (Divulgação)
Sim, as plantas também têm microbiomas, e esses bilhões de minúsculos caronas podem ajudá-las a crescer e combater os patógenos invasores. Os pesquisadores estão tentando entender essas comunidades microbianas e ajustá-las para ajudar as plantas a se tornarem mais resistentes à seca, ao calor e às infecções. À medida que as doenças nas plantações se espalham devido à globalização e às mudanças climáticas, as plantas resistentes a doenças com microbiomas fortificados podem se tornar vitais para garantir um suprimento estável de alimentos para uma crescente população humana.
“Acho que o futuro consiste em equipar as plantas com microbiomas naturais e produtivos e trazer o equilíbrio de toda a comunidade”, diz Tomislav Cernava , microbiologista da Universidade de Tecnologia de Graz, na Áustria.
Micróbios associados a plantas têm sido uma área fértil de pesquisa por décadas. Os pesquisadores de plantas identificaram microbiomas no solo, que podem ajudar as plantas a adquirir nutrientes , como nitrogênio e fungos associados às raízes, que podem ajudar as plantas a se comunicarem entre si. Mas pesquisas recentes também têm espiado dentro das sementes para aprender mais sobre os micróbios que estão amontoados ali.
Cientistas chineses descobriram que algumas plantas de arroz na província costeira de Zhejiang estavam falhando por causa de uma infecção por uma bactéria chamada Burkholderia plantarii , enquanto outras estavam imunes. As plantas deveriam ser idênticas; eles haviam sido cultivados a partir do mesmo cultivar, ou linhagem, de sementes e eram gêmeos genéticos.
Examinando mais de perto, Cernava descobriu que as plantas suscetíveis à infecção tinham um microbioma de semente diferente. Especificamente, as plantas suscetíveis tinham quantidades menores de uma família de bactérias chamada Sphingomonas , que mantinha as bactérias patogênicas afastadas ao produzir um ácido que impedia os invasores de produzir tropolona , uma substância química que atrapalhava o crescimento das plantas de arroz.
A imunidade da infecção pode ser transferida para plantas suscetíveis adicionando mais Sphingomonas ao seu microbioma ou adicionando o ácido protetor diretamente à planta suscetível.
Essa última etapa é o que anima os ouvidos de alguns pesquisadores: transferir imunidade alterando o microbioma, especialmente na natureza, tem sido um alvo difícil de atingir. “Este é um dos poucos casos em que realmente funciona no campo”, diz Sheng-Yang He , biólogo vegetal da Duke University que não esteve envolvido no estudo.
Os pesquisadores observaram anteriormente imunidade protetora de bactérias e isolaram as espécies responsáveis. Mas quando chega a hora de usar a bactéria como uma intervenção em um sistema mais complicado com bactérias e plantas selvagens, muitas vezes não funciona, diz He, talvez porque as condições ambientais, ou comunidades microbianas residentes, sejam diferentes.
Cada espécie é apenas uma parte de uma comunidade de microbioma muito maior, que pode afetar como ela interage com as plantas, de acordo com Matt Agler , pesquisador de microbioma vegetal da Friedrich Schiller University Jena, na Alemanha .
Entender como uma comunidade microbiana trabalha em conjunto é vital para pesquisadores e agricultores que desejam explorar o microbioma, diz Agler. Embora espécies individuais possam ter efeitos específicos, existem muitas ameaças que uma planta pode enfrentar, e diferentes micróbios podem ajudar as plantas em diferentes cenários. “Você nunca sabe o que está por vir nesta temporada de cultivo”, acrescenta Agler.
Se os pesquisadores puderem encontrar maneiras de navegar por essas complexidades, o microbioma pode se tornar um terreno fértil para uma ampla gama de intervenções para reforçar o suprimento de alimentos. Isso pode ser crucial. Mesmo que os humanos tenham cultivado plantas seletivamente para produzir características mais desejáveis por 10.000 anos, as intervenções de hoje ocorrem principalmente em laboratório por meio de técnicas de engenharia genética que enfrentam a oposição de um número significativo de americanos . Em uma pesquisa do Pew Research Center de 2016, 39% dos entrevistados acreditavam que os OGMs são piores para a saúde do que outros alimentos, apesar do fato de que a maioria dos cientistas concorda que eles são seguros .
Ajustes nos microbiomas das plantas podem ser uma abordagem muito menos controversa, dizem os pesquisadores. “Esqueça a engenharia genética”, diz Duke’s He. “Se pudéssemos transplantar esse tipo de comunidade [microbiana] para plantas que normalmente não têm essa comunidade, não seria maravilhoso?”
Já existem algumas empresas que estão aproveitando o poder dos micróbios para os agricultores, vendendo bactérias e fungos como pesticidas orgânicos ou sementes revestidas com bactérias úteis para emprestar nutrientes.
Mas como a bactéria sphingomonas realmente vive dentro das sementes de arroz, a imunidade que ela fornece pode ser transmitida de geração em geração de plantas de arroz. Alterar os microbiomas internos pode ser mais uma medida preventiva única do que um medicamento a ser usado constantemente.
Cernava acha que o trabalho de sua equipe pode um dia estar disponível comercialmente para ajudar a proteger as plantações de arroz e ele espera que a natureza possa continuar a inspirar novas inovações na agricultura.
“Acho que no futuro”, diz ele, “devemos tentar aprender ainda mais com a natureza”.
