Os investigadores descobriram um aliado natural inesperado que poderá ajudar os agricultores a lidar com um dos desafios de crescimento mais rápido da agricultura: o solo salino.
Uma equipe de cientistas da Universidade de East Anglia (UEA), liderada pelo pesquisador chinês Dr. Yanfeng Zheng, descobriu que as bactérias naturais do solo podem melhorar significativamente a capacidade das plantas de sobreviver em condições salgadas.
O estudo também revelou uma maneira até então desconhecida pela qual esses micróbios protegem culturas como milho, tomate e canola do estresse salino. A descoberta poderá eventualmente ajudar os agricultores a cultivar alimentos em terras que se tornaram demasiado salgadas para a agricultura convencional.
A salinização do solo ameaça a agricultura global
A acumulação de sal em terras agrícolas está a tornar-se um problema cada vez mais grave devido às alterações climáticas, aos métodos de irrigação e à subida do nível do mar. Quando o sal se acumula no solo, ele prejudica o crescimento das plantas, danifica as raízes e pode reduzir drasticamente o rendimento das colheitas.
O professor Jonathan Todd, da Escola de Ciências Biológicas da UEA e do Instituto Quadram do Norwich Research Park, disse: “O acúmulo de sal em terras agrícolas é um problema sério que está piorando – causado pelas mudanças climáticas, irrigação e aumento do nível do mar.
“O sal suprime o crescimento das plantas, danifica as raízes e afecta gravemente colheitas inteiras – colocando em risco o abastecimento global de alimentos.
“Sabemos que as plantas dependem de comunidades microbianas em torno das suas raízes, chamadas microbioma radicular, para as ajudar a lidar com as tensões ambientais. Mas exactamente como estas relações funcionam, e se se mantêm entre culturas e solos, permanece em grande parte obscuro.
“Descobrimos que as plantas parecem recrutar bactérias benéficas em condições salinas do solo, o que por sua vez provoca alterações internas que fortalecem a sua estrutura física e resiliência.
“Se os cientistas conseguirem aproveitar este processo natural, isso poderá inaugurar uma nova era na agricultura resiliente ao clima.”
Micróbios radiculares são atraídos por plantas estressadas
Para compreender melhor a parceria planta-micróbio, os investigadores estudaram os microbiomas das raízes de diferentes tipos de culturas cultivadas em diferentes tipos de solo.
Eles descobriram que um grupo de bactérias naturais conhecidas como pseudomônadas agrupava-se consistentemente em torno das raízes das plantas expostas ao estresse salino. O mesmo padrão surgiu em diversas culturas, incluindo milho, tomate e canola, sugerindo que esta é uma resposta biológica generalizada e não algo exclusivo de uma única planta.
A análise genética também explicou por que essas bactérias se dão tão bem em ambientes salgados.
O professor Todd disse: “Em comparação com outros micróbios, as pseudomônadas carregam genes especializados que as ajudam a tolerar altos níveis de sal, incluindo sistemas de transporte de sódio e outros mecanismos de tolerância ao estresse”.
Raízes mais fortes e rendimentos mais elevados
A equipe então introduziu cepas individuais de Pseudomonas nas plantas de soja. Tanto em estudos em estufa como em ensaios de campo, as bactérias colonizaram com sucesso as raízes e melhoraram significativamente o crescimento das plantas em condições salinas.
“Descobrimos que as plantas tratadas com micróbios apresentaram sistemas radiculares mais fortes, melhor desenvolvimento e rendimentos mais elevados em comparação com plantas não tratadas cultivadas em solo salino”, disse o professor Todd.
Proteção inesperada de plantas
Os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que as bactérias não ajudaram as plantas, reduzindo os níveis de sal nos seus tecidos.
“O mais incrível foi aprender como as bactérias ajudaram as plantas a lidar com a situação.
“Durante décadas, pensou-se que as plantas lidavam com a salinidade controlando os níveis de sódio – essencialmente mantendo o sal prejudicial afastado. Mas não encontrámos provas de que as bactérias afectassem o transporte de sódio ou o equilíbrio de iões.
“Em vez de ajudar as plantas a gerir o sal diretamente, as bactérias estimularam as plantas a produzir mais de uma substância chamada lignina.
“Um aumento significativo no teor de lignina foi encontrado nas raízes das plantas tratadas com a bactéria, com algumas medições aumentando em mais de 30% sob estresse salino”.
A lignina fortalece as plantas naturalmente
A lignina é um material lenhoso resistente que faz parte das paredes celulares das plantas. Atua como um sistema de suporte integrado, fortalecendo os tecidos vegetais e ajudando-os a resistir ao estresse ambiental.
Os pesquisadores identificaram genes-chave responsáveis pelo aumento da produção de lignina. Quando esses genes foram superexpressos artificialmente, as plantas tiveram um desempenho muito melhor em solo salino.
Em contraste, as plantas que não foram capazes de produzir lignina não se beneficiaram das bactérias, indicando que a produção de lignina é importante para o efeito protetor recém-descoberto.
O professor Todd disse: “Esperamos que esta descoberta abra novas oportunidades para a agricultura.
“Usando micróbios naturais, como pseudomônadas, tratamentos de base biológica podem ser desenvolvidos para ajudar as culturas a crescerem em solos salinos sem produtos químicos agressivos.
“Com vastas áreas de terras agrícolas já afetadas pela salinidade e sob maior ameaça, as soluções microbianas podem ser uma ferramenta importante para manter o rendimento das culturas e garantir a segurança alimentar”.
Os resultados foram publicados na revista Conquistas da ciência no artigo “Pseudomônadas associadas a plantas estressadas com sal promovem adaptação ao estresse na soja por meio da biossíntese aprimorada de lignina.”
