A próxima onda de inovações na ciência agrícola pode vir não do cruzamento de plantas ou da reprogramação de seus genes, mas ajustando os micróbios que vivem nelas, sobre e ao redor deles.
Sim, as plantas têm microbiomas, também, e aqueles bilhões de pequenos caronas podem ajudá-los a crescer e lutar contra 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, calor e infecção. À medida que as doenças nas colheitas se espalham devido à globalização e às mudanças climáticas, 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 é equipar as plantas com produtos naturais, microbiomas produtivos e equilibrando toda a comunidade, ”Diz Tomislav Cernava, microbiologista da Graz University of Technology, na Áustria.
Micróbios associados a plantas têm sido uma área fértil de pesquisa por décadas. Os pesquisadores de plantas identificaram microbiomas no solo, que pode 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.
Cernava e sua equipe descreveram o microbioma das sementes de arroz em um novo artigo publicado em janeiro em Plantas Naturais . Sua equipe não estava apenas procurando por um microbioma em qualquer lugar que pudesse encontrar um, embora - estava tentando resolver um quebra-cabeça.
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 outros eram imunes. As plantas deveriam ser idênticas; eles foram cultivados a partir do mesmo cultivar, ou tensão, de sementes e eram gêmeos genéticos.
Em um exame mais minucioso, Cernava descobriu que as plantas suscetíveis à infecção tinham um microbioma de semente diferente. Especificamente, as plantas suscetíveis tinham menores quantidades de um grupo de bactérias chamado Sphingomonas , que manteve as bactérias patogênicas sob controle ao produzir um ácido que impediu os invasores de produzirem a tropolona, um produto químico que atrofiou 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 selva, tem sido um alvo difícil de atingir. “Este é um dos poucos casos em que realmente funciona no campo, ”Diz Sheng-Yang He, um biólogo vegetal da Duke University que não participou do 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, disse ele, talvez porque as condições ambientais, ou comunidades microbianas residentes, são diferentes.
Cada espécie é apenas uma parte de uma comunidade de microbioma muito maior, o que pode afetar a forma como ele interage com as plantas, de acordo com Matt Agler, pesquisador de microbioma de plantas na Friedrich Schiller University Jena, na Alemanha.
Compreender 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, ”Agler acrescenta.
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 sustentar o suprimento de alimentos. Isso pode ser crucial. Mesmo que os humanos tenham cultivado plantas seletivamente para produzir características mais desejáveis para 10, 000 anos, as intervenções de hoje ocorrem principalmente em laboratório por meio de técnicas de engenharia genética que enfrentam oposição de um número significativo de americanos. Em uma pesquisa do Pew Research Center de 2016, 39 por cento dos entrevistados acreditam que os OGM são piores para a saúde do que outros alimentos, apesar do fato de que a maioria dos cientistas concorda que eles estão seguros.
Ajustes nos microbiomas das plantas podem ser uma abordagem muito menos controversa, pesquisadores dizem. “Esqueça a engenharia genética, ”Diz Duke’s He. “Se pudermos 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, vender bactérias e fungos como pesticidas orgânicos ou sementes revestidas com bactérias úteis para emprestar nutrientes.
Mas desde Sphingomonas a bactéria realmente vive dentro das sementes de arroz, a imunidade que ele fornece pode ser transmitida de geração em geração de plantas de arroz. Alterar microbiomas internos pode ser mais parecido com uma única vez, medida preventiva, ao invés de um medicamento para 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.
“Eu acho que no futuro, " ele diz, “Devemos tentar aprender com a natureza.”
