A evolução das plantas terrestres a partir de ecossistemas aquáticos veio com desafios: adaptação para sobreviver a ambientes hostis e coevolução com outras formas de vida, como bactérias.
As bactérias são uma das formas de vida mais antigas da Terra e representam cerca de 13% da biomassa total (medida em toneladas de carbono) vista em nosso planeta. As plantas terrestres desenvolveram relacionamentos positivos com algumas bactérias, sem as quais não podem prosperar facilmente. Aumentar o rendimento das colheitas por meios sustentáveis, como bactérias benéficas , terá um impacto positivo para a humanidade.
Nenhuma planta é uma ilha. As plantas vivem em comunidades, coexistindo com outras formas de vida, como micróbios e animais. A comunicação entre plantas e micróbios é invisível para nós, mas forma uma parte fundamental de suas estratégias de sobrevivência sedentárias. Embora algumas dessas interações possam ser prejudiciais à vida vegetal, há vários efeitos positivos nas relações planta-micróbio.
O que está por baixo
Um bom solo é essencial para uma planta saudável. O solo é rico em micróbios: uma colher de chá de solo contém cerca de um bilhão de micróbios. Assim como o microbioma intestinal humano (população de micróbios), que permite um sistema imunológico saudável, o microbioma da planta nas raízes (rizobioma) é único para cada planta e fornece um estilo de vida saudável.
Sem micróbios do solo, a vida vegetal seria praticamente inexistente, com plantas muito fracas e doentes. A rizosfera que envolve as raízes das plantas contém bactérias, fungos e nematoides, e aqui destacamos como as bactérias beneficiam as plantas.
Probióticos para plantas
Bactérias favoráveis às plantas no solo são agrupadas em rizobactérias promotoras do crescimento vegetal (PGPR) que vivem livremente no solo, ou endófitos que colonizam e vivem entre ou dentro das células vegetais.
PGPR, como o nome sugere, beneficia o crescimento das plantas ao colonizar raízes. As plantas escolhem seus parceiros microbianos secretando açúcares, hormônios e outros compostos no solo; PGPR específico, por sua vez, é atraído para a rizosfera da planta e secreta seus próprios hormônios. A comunicação entre bactérias e hormônios vegetais regula o crescimento efetivo das raízes e protege a planta de micróbios patogênicos.Sem micróbios do solo, a vida vegetal seria praticamente inexistente.
PGPR secretam antibióticos que matam bactérias patogênicas e enzimas degradadoras da parede celular que inibem o crescimento de patógenos fúngicos. PGPR pode induzir resistência da planta a herbívoros produzindo toxinas específicas ou voláteis que afastam pragas atacantes. PGPR também pode atuar como uma vacina protegendo plantas de danos futuros de herbívoros e até mesmo através de gerações, agindo em sementes. Além disso, PGPR libera produtos químicos e torna os minerais do solo mais disponíveis para a planta; isso aumenta a aptidão da planta para estresses ambientais como seca, salinidade, calor e metais pesados.
Nitrogênio acessível
Bactérias probióticas de plantas também incluem endófitos, que vivem simbioticamente dentro das plantas. As plantas precisam de nitrogênio para a formação de clorofila, bem como DNA e proteínas, mas ele não está em uma forma biologicamente disponível na Terra. Algumas bactérias que vivem em solos usam uma enzima especial (nitrogenase) para mudar (ou “fixar”) nitrogênio atmosférico em amônia sob condições anaeróbicas; as plantas então usam a amônia para formar moléculas essenciais. Bactérias rizóbicas fazem isso em estreita colaboração com plantas leguminosas (por exemplo, feijão, ervilha) dentro de estruturas anaeróbicas especiais formadas em pelos radiculares, chamadas nódulos.
Outras espécies bacterianas, como diazotróficas, vivem na rizosfera de culturas de cereais e fixam nitrogênio sem produzir nódulos. Os campos de arroz são ricos em cianobactérias (bactérias que fazem fotossíntese) que podem fixar nitrogênio. Algumas espécies de milho produzem mucilagem pegajosa em suas raízes aéreas que aumenta o crescimento de bactérias fixadoras de nitrogênio. No entanto, para cereais, a fixação natural de nitrogênio não é suficiente para suportar um aumento no rendimento da planta. Esforços estão em andamento para aumentar a capacidade dos cereais de interagir com esses micróbios, reduzindo o uso de fertilizantes de nitrogênio poluentes, permitindo a produção sustentável de alimentos.
O mundo oculto acima do solo
Tão importante quanto a rizosfera é a filosfera, as regiões aéreas da planta colonizadas por micróbios oriundos do solo, sementes e ar. Assim como os animais têm micróbios em suas superfícies para ajudar a manter um estilo de vida saudável, a filosfera ajuda a manter uma planta saudável ao evitar o crescimento excessivo de patógenos. A filosfera afeta a qualidade do néctar nas flores, manipulando assim o comportamento do polinizador, a longevidade das folhas e o desenvolvimento dos frutos. A composição bacteriana na filosfera é afetada pelas mudanças climáticas, e mais pesquisas são necessárias para entender como isso afeta a produtividade das plantas. A sobrevivência futura das plantações depende da proteção e enriquecimento do microbioma da planta.
Dra. Radhika Desikan.
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(CC BY-NC-ND 4.0)
