Uma pesquisa conduzida pelo Centro de Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC), iniciativa da Embrapa e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), demonstrou que microrganismos podem reduzir a temperatura das plantas.
Os cientistas demonstraram que a presença de uma comunidade sintética desses pequenos seres vivos foi capaz de reduzir em até quatro graus a temperatura foliar de plantas de milho submetidas a altas temperaturas.
O estudo Modulating drought stress response of maize by a synthetic bacterial community (Modulando a resposta ao estresse hídrico do milho por uma comunidade bacteriana sintética) foi publicado na revista Frontiers in Microbiology.
Descoberta
Por meio de uma sofisticada plataforma de coleta de dados em tempo real, os pesquisadores mostraram que os microrganismos ajudam a controlar o fluxo hídrico da planta e, portanto, a tolerância à seca.
A descoberta abre caminhos para o desenvolvimento de novas biotecnologias agrícolas que podem garantir a segurança alimentar durante a transição para uma economia de baixo carbono.
Cada vez mais os cientistas têm descoberto que os fungos, as bactérias e as arqueobactérias presentes no solo, raiz, caule e folha dos vegetais desempenham um papel fundamental no crescimento, produtividade e respostas das plantas em condições de variações ambientais, como seca e calor.
O que ainda não se sabia é como essa interação ocorria e de que forma esses seres invisíveis afetavam as plantas.
Parte desses desafios decorre de limitações de metodologias para se medir o que ocorre nas plantas em tempo real. “Estratégias comumente usadas esbarram na impossibilidade de avaliar de forma contínua a resposta das plantas às flutuações do ambiente, ficando limitadas a poucas medições realizadas de forma pontual”, explica o biólogo molecular Jaderson Armanhi, pesquisador do GCCRC e autor do estudo.
Ferramenta sofisticada feita em casa
Para driblar esse problema, os cientistas construíram uma plataforma de sensores capazes de medir temperatura, fluxo de água, fotossíntese e vários outros parâmetros das plantas e do ambiente em tempo real.
“Utilizamos múltiplos sensores não invasivos acoplados às plantas, sensores ambientais e câmeras fotográficas; todos com pontos de coletas de dados simultâneos”, conta Armanhi, que se enveredou no mundo da engenharia eletrônica para criar o aparato tecnológico necessário à coleta de dados em tempo real.
“Plataformas de fenotipagem comerciais de larga escala são estruturas complexas e de alto custo, o que limita seu uso a poucos laboratórios no mundo. A plataforma construída nesse trabalho mostra que é possível obtermos informações robustas, inéditas e, ainda por cima, economizando recursos”, avalia a pesquisadora da Embrapa Informática Agropecuária Juliana Yassitepe, coautora do artigo.
Assim, foi montado um experimento usando dois grupos de plantas de milho: um com a inoculação de microrganismos previamente selecionados e outro sem. Ambos os grupos foram monitorados continuamente durante quatro meses. No fim, o estudo reuniu mais de cinco milhões de pontos de dados, 60 mil fotos e 500 plantas investigadas.
Usando abordagens da biologia computacional, os pesquisadores constataram que o grupo de plantas com os microrganismos selecionados teve a temperatura foliar reduzida em até 4°C. Isso porque as plantas inoculadas conseguiram otimizar o fluxo hídrico e a transpiração das folhas.
“Antitérmico” para plantas
“O aquecimento excessivo leva a disfunções das proteínas e outras moléculas das plantas, prejudicando seu crescimento. A comunidade de microrganismos sintéticos funciona como um ‘antitérmico’ da planta”, ilustra Paulo Arruda, professor da Unicamp e coordenador do Centro.
Os autores destacam que tanto as plantas inoculadas quanto as não inoculadas têm a mesma performance com relação à produtividade em condições normais de irrigação. Entretanto, diante de quadros de escassez hídrica, as plantas inoculadas tiveram uma produtividade três vezes maior.
“Vemos a inoculação como um ‘seguro’ da planta no caso de seca extrema. Diante do cenário de escassez hídrica, os microrganismos selecionados com base em sua robustez foram capazes de garantir a saúde da planta e reduzir as perdas ocasionadas pela falta de água”, pontua Armanhi.
Tecnologias de microbioma para agricultura
Os cientistas contam que os estudos sobre as contribuições dos microrganismos para a agricultura, saúde e meio ambiente caminham cada vez mais para abordagens sistêmicas, considerando o papel de todo o microbioma no meio, ou seja, os efeitos conjuntos de fungos, bactérias e arqueobactérias em diferentes ambientes.
“O que descobrimos foi a ponta de um iceberg. Há muito a ser explorado em relação aos potenciais benefícios que esses organismos oferecem em conjunto para agricultura, por exemplo”, conta Armanhi.
Segundo o relatório da Organização das Nações Unidas (ONU) sobre clima, a Terra está aquecendo antes do esperado. Entre as consequências citadas estão ocorrendo eventos climáticos extremos em maior frequência, como enchentes e ondas de calor.
Caso o cenário não se reverta, alguns dos efeitos diretos para países como o Brasil serão secas mais frequentes e a queda na capacidade de produção de alimentos, consoante a ONU.
Papel do microbioma
Para abordar esse desafio, o GCCRC está explorando novas fronteiras na biodiversidade brasileira. O grupo está investigando o papel do microbioma na nutrição e hidratação de algumas plantas dos campos rupestres e como isso pode ser aproveitado em novas variedades agrícolas.
“Isso abre um novo horizonte para a ciência, para a biotecnologia e para a preservação desses hot spots da biodiversidade”, finaliza Arruda. Os campos rupestres são regiões localizadas no centro do País que abrigam plantas que se desenvolveram sob condições de seca severa e solos pobres em nutrientes.
