Os professores de biologia molecular da Universidade de Aarhus, Kasper Reykjer Andersson e Simona Radutou, chegaram a esta conclusão.
A sua nova investigação destaca uma importante pista biológica que poderá ajudar a reduzir a forte dependência da agricultura de fertilizantes artificiais.
As plantas precisam de nitrogênio para crescer, e a maioria dos tipos de culturas só consegue obtê-lo por meio de fertilizantes. Um pequeno grupo de plantas, incluindo ervilhas, trevo e feijão, pode crescer sem adição de nitrogênio. Eles fazem isso formando uma parceria com certas bactérias que convertem o nitrogênio do ar em uma forma que a planta pode absorver.
Revelando os segredos da fixação natural de nitrogênio
Cientistas de todo o mundo estão a trabalhar para compreender a base genética e molecular desta capacidade natural de fixar nitrogénio. Espera-se que a característica possa eventualmente ser introduzida em culturas básicas como o trigo, a cevada e o milho.
Se isto for conseguido, estas culturas serão capazes de fornecer o seu próprio azoto. Esta mudança reduziria a necessidade de fertilizantes sintéticos, que actualmente representam cerca de dois por cento do consumo global de energia e geram emissões significativas de CO2.
Pesquisadores da Universidade de Aarhus descobriram pequenas mudanças nos receptores das plantas que fazem com que elas desliguem temporariamente suas defesas imunológicas e entrem em uma relação cooperativa com bactérias fixadoras de nitrogênio.
Como as plantas decidem entre defesa e cooperação
As plantas dependem de receptores de superfície celular para detectar sinais químicos de microrganismos no solo.
Algumas bactérias secretam compostos que alertam as plantas de que são “inimigas”, acionando defesas. Outros sinalizam que são “amigos” capazes de fornecer nutrientes.
Leguminosas como ervilha, feijão e trevo permitem que bactérias especializadas penetrem em suas raízes. Dentro desses tecidos radiculares, as bactérias convertem o nitrogênio da atmosfera e o compartilham com a planta. Esta parceria, conhecida como simbiose, é a razão pela qual as leguminosas podem crescer sem fertilizantes artificiais.
Os investigadores da Universidade de Aarhus descobriram que esta capacidade é fortemente influenciada por apenas dois aminoácidos que actuam como pequenos “blocos de construção” na proteína da raiz.
“Esta é uma descoberta excelente e importante”, diz Simona Radutou.
A proteína da raiz funciona como um “receptor” que lê os sinais das bactérias. Determina se a planta deve ativar seu sistema imunológico (alarme) ou aceitar a bactéria (simbiose).
A equipe identificou uma pequena região na proteína receptora que chamou de determinante da simbiose 1. Essa região funciona como um interruptor que controla qual mensagem interna a planta recebe.
Ao alterar apenas dois aminoácidos nesta mudança, os investigadores alteraram o receptor que normalmente desencadeia a imunidade, de modo que, em vez disso, iniciou uma simbiose com bactérias fixadoras de nitrogénio.
“Mostrámos que duas pequenas mudanças podem fazer com que as plantas mudem o seu comportamento num ponto crucial – desde rejeitar bactérias até cooperar com elas”, explica Radutoui.
Expansão da capacidade para culturas alimentares básicas
Em experimentos de laboratório, os pesquisadores projetaram com sucesso essa mudança na planta Lótus japonês. Eles então testaram esse conceito na cevada e descobriram que o mecanismo também funcionava ali.
“É surpreendente que agora possamos retirar o receptor da cevada, fazer pequenas alterações e depois a fixação de nitrogénio funciona novamente”, diz Kasper Roikjer Andersson.
O potencial a longo prazo é significativo. Se estas modificações puderem ser aplicadas a outras culturas cerealíferas, eventualmente será possível produzir trigo, milho ou arroz capazes de fixar azoto por si próprios, à semelhança das leguminosas.
“Mas primeiro precisamos encontrar outras chaves essenciais”, observa Radutoev.
“Hoje, apenas algumas culturas conseguem realizar a simbiose. Se pudermos alargar isto a culturas amplamente utilizadas, poderá realmente fazer uma grande diferença na quantidade de azoto que precisa de ser utilizada.”
