Esta é a conclusão dos professores de biologia molecular da Universidade de Aarhus, Kasper Roscjar Andersen e Simona Radutoiu.
A sua nova investigação destaca uma importante pista biológica que poderá ajudar a reduzir a forte dependência da agricultura de fertilizantes artificiais.
As plantas necessitam de nitrogênio para crescer e a maioria das espécies agrícolas só consegue obtê-lo por meio de esterco. Um pequeno grupo de plantas pode crescer sem nitrogênio, incluindo ervilhas, trevo e feijão. Eles formam uma parceria com certas bactérias que convertem o nitrogênio do ar em uma forma que as plantas podem absorver.
Desvendando os segredos por trás da fixação natural de nitrogênio
Cientistas de todo o mundo estão a trabalhar para compreender a base genética e molecular desta capacidade natural de fixação de azoto. Espera-se que esta característica possa eventualmente ser introduzida em culturas importantes como o trigo, a cevada e o milho.
Se adquiridas, estas culturas podem fornecer o seu próprio azoto. Esta mudança reduzirá a necessidade de fertilizantes sintéticos, que representam atualmente cerca de dois por cento do consumo global de energia e produzem emissões significativas de CO2.
Pesquisadores da Universidade de Aarhus identificaram agora pequenas alterações nos receptores das plantas que fazem com que elas desliguem temporariamente o sistema imunológico e entrem em uma relação cooperativa com bactérias fixadoras de nitrogênio.
Como as plantas decidem entre defesa e cooperação
As plantas dependem de receptores da superfície celular para detectar sinais químicos dos microrganismos do solo.
Algumas bactérias liberam compostos que alertam as plantas de que são “inimigas”, estimulando uma ação defensiva. Outros indicam que são capazes de fornecer nutrientes “amigos”.
Leguminosas como ervilha, feijão e trevo permitem que bactérias especiais entrem em suas raízes. Dentro desse tecido radicular, as bactérias convertem o nitrogênio da atmosfera e o compartilham com a planta. Esta parceria, conhecida como simbiose, é a razão pela qual o feijão pode crescer sem fertilizantes artificiais.
Pesquisadores da Universidade de Aarhus descobriram que essa capacidade é fortemente influenciada por apenas dois aminoácidos, que atuam como pequenos “blocos de construção” dentro de uma proteína central.
“Esta é uma descoberta notável e importante”, disse Simona Radutoiu.
A proteína central atua como um “receptor” que lê os sinais das bactérias. Isso determina se a planta ativará seu sistema imunológico (alarme) ou aceitará a bactéria (simbiose).
A equipe identificou uma pequena região da proteína receptora que chamou de Determinante da Simbiose 1. Essa região atua como um interruptor que controla quais mensagens internas a planta recebe.
Ao alterar apenas dois aminoácidos neste interruptor, os investigadores alteraram um receptor que normalmente desencadeia a imunidade, de modo que, em vez disso, inicia a simbiose com bactérias fixadoras de nitrogénio.
“Mostrámos que duas pequenas mudanças podem fazer com que as plantas mudem o seu comportamento num ponto crítico – desde rejeitar bactérias até cooperar com elas”, explica Radutoiu.
Expandir o potencial das principais culturas alimentares
Em experimentos de laboratório, os pesquisadores projetaram com sucesso essa mudança nas plantas Lótus japonês. Eles então testaram o conceito na cevada e descobriram que o processo também funcionava ali.
“É notável que agora sejamos capazes de pegar um receptor da cevada, fazer pequenas alterações nele e então a fixação de nitrogênio funcionar novamente”, diz Kasper Roscjar Andersen.
O potencial a longo prazo é significativo. Se estas alterações puderem ser aplicadas a outras culturas, poderá eventualmente ser possível produzir trigo, milho ou arroz que sejam capazes de fixar azoto por si próprios, como as leguminosas.
“Mas primeiro precisamos encontrar outras chaves essenciais”, observa Radutoiu.
“Atualmente, apenas muito poucas culturas conseguem realizar a simbiose. Se pudermos estendê-la a culturas amplamente utilizadas, isso poderá fazer uma grande diferença na quantidade de azoto que realmente precisamos de utilizar.”
