Os investigadores descobriram um aliado natural inesperado que poderá ajudar os agricultores a enfrentar um dos desafios de crescimento mais rápido da agricultura: os solos salinos.
Uma equipe que inclui cientistas da Universidade de East Anglia (UEA), liderada pelo pesquisador chinês Dr. Yanfen Zheng, descobriu que as bactérias naturais do solo podem melhorar significativamente a sobrevivência das plantas em condições salinas.
O estudo também descobriu uma forma até então desconhecida pela qual estes micróbios protegem culturas como o milho, o tomate e a colza do stress salino. A descoberta poderá eventualmente ajudar os agricultores a cultivar alimentos em terras que se tornaram demasiado salinas para a agricultura convencional.
A salinidade do solo ameaça a agricultura em todo o mundo
A deposição de sal em terras agrícolas está a tornar-se um problema cada vez mais grave devido às alterações climáticas, aos sistemas de irrigação e à subida do nível do mar. À medida que o sal se acumula no solo, inibe o crescimento das plantas, danifica as raízes e pode reduzir rapidamente o rendimento das culturas.
O professor Jonathan Todd, da Escola de Ciências Biológicas da UEA e do Instituto Quadrum do Norwich Research Park, disse: “O acúmulo de sal nas terras agrícolas é um problema importante e cada vez pior – impulsionado pelas mudanças climáticas, irrigação e aumento do nível do mar.
“O sal prejudica o crescimento das plantas, danifica as raízes e afeta gravemente colheitas inteiras – colocando em risco o abastecimento global de alimentos.
“Sabemos que as plantas dependem da comunidade de micróbios em torno das suas raízes, chamada microbioma radicular, para as ajudar a lidar com as tensões ambientais. Mas exactamente como estas relações funcionam e se são consistentes nas culturas e nos solos ainda não está claro.
“Descobrimos que as plantas recrutam bactérias benéficas em condições salinas do solo, o que desencadeia mudanças 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 com estresse salino
Para compreender melhor esta parceria planta-microbiana, os investigadores examinaram microbiomas radiculares de múltiplas espécies de culturas cultivadas em diferentes tipos de solo.
Eles descobriram que um grupo de bactérias naturais conhecidas como pseudomonas se reúne regularmente em torno das raízes das plantas expostas ao estresse salino. O mesmo padrão foi observado em diversas culturas, incluindo milho, tomate e colza, sugerindo que esta é uma resposta biológica generalizada e não algo exclusivo de uma única planta.
As análises genéticas também explicaram porque é que estas bactérias se dão tão bem em ambientes salinos.
O professor Todd disse: “Em comparação com outros micróbios, as pseudomônadas carregam genes especiais que as ajudam a tolerar altos níveis de sal, incluindo sistemas de transporte de sódio e outros mecanismos resistentes ao estresse”.
Raízes fortes e alto rendimento
A equipe então introduziu a cepa de pseudomonas selecionada 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 os micróbios apresentaram sistemas radiculares mais fortes, melhor desenvolvimento e rendimentos mais elevados do que as plantas não tratadas cultivadas em solo salino”, disse o professor Todd.
Uma defesa inesperada da planta
Os pesquisadores se perguntaram se as bactérias não estariam ajudando as plantas ao reduzir os níveis de sal dentro dos tecidos.
“O mais surpreendente é descobrir como as bactérias ajudam as plantas a lidar com a situação.
“Durante décadas, pensou-se que as plantas sobreviviam à salinidade regulando os níveis de sódio – essencialmente mantendo os sais nocivos afastados. Mas não encontramos nenhuma evidência de que as bactérias afetem o transporte de sódio ou o equilíbrio de íons.
“Em vez de ajudar a planta a lidar diretamente com o sal, as bactérias estimulam a planta a produzir mais de uma substância chamada lignina.
“As raízes das plantas tratadas com bactérias mostraram um aumento significativo no teor de lignina, com algumas medições aumentando em mais de 30% sob estresse salino.”
A lignina fortalece naturalmente as plantas
A lignina é um material lenhoso forte 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 solos salinos.
Em contraste, as plantas incapazes de produzir lignina não se beneficiaram das bactérias, mostrando que a produção de lignina é essencial para o efeito protetor recém-descoberto.
O professor Todd disse: “Esperamos que esta descoberta abra novas possibilidades para a agricultura.
“Usando micróbios naturais como Pseudomonas, podem ser desenvolvidos tratamentos de base biológica que ajudam as culturas a crescer em solos salinos sem a utilização de produtos químicos pesados.
“Com vastas áreas de terras agrícolas já afetadas pela salinidade e ainda mais ameaçadas, as soluções microbianas podem tornar-se uma ferramenta essencial para manter o rendimento das culturas e garantir a segurança alimentar”.
Os resultados foram publicados na revista A ciência avança No artigo, “Pseudomonas associadas a plantas estressadas por sal facilitam a adaptação ao estresse da soja por meio do aumento da biossíntese de lignina.”
