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As inovações em microrganismos e nutrição de plantas

Daniel Bini
Biólogo, doutor em Solos e Nutrição de Plantas – ESALQ/USP e pós- doutorando – Embrapa Milho e Sorgo
dbini.master@gmail.com

Basicamente, o solo abriga uma grande diversidade de microrganismos, como bactérias, fungos, algas e protozoários, cada um desempenhando funções específicas. Muitos desses microrganismos ainda não são totalmente conhecidos, mas vários grupos são bem caracterizados, por participarem de processos importantes na manutenção dos ecossistemas, como a decomposição da matéria orgânica, a ciclagem de nutrientes e a promoção do crescimento vegetal. As bactérias e os fungos do solo são os principais microrganismos capazes de contribuir para o crescimento e a nutrição vegetal. Dependendo da espécie, esses microrganismos podem viver tanto dentro das plantas, sendo denominados endófitos, quanto próximos às raízes, onde são conhecidos como rizosfera.

O que eles fazem?
Esses microrganismos desempenham um papel fundamental na saúde das plantas e na fertilidade do solo, contribuindo para a absorção de nutrientes e para o desenvolvimento saudável das culturas. Os que vivem próximos às plantas ou associados a elas são denominados microrganismos produtores de crescimento de plantas. Eles são capazes de facilitar a aquisição de água e nutrientes no solo, melhorando a saúde global das plantas. Muitos deles são microrganismos multifuncionais, apresentando mecanismos como fixação biológica de nitrogênio, solubilização de fosfato e produção de fitormônios para beneficiar as plantas. Dentro desses microrganismos promotores de crescimento vegetal, algumas características se sobressaem, formando grupos especializados em funções específicas, como fixação de nitrogênio, decomposição da matéria orgânica e colonização de fosfato. Alguns exemplos conhecidos incluem as bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Bradyrhizobium e microrganismos capazes de produzir fitormônios, como o gênero Pseudomonas.

Esses microrganismos têm um papel fundamental no desenvolvimento das plantas, promovendo o crescimento radicular e facilitando a absorção de nutrientes. Sua capacidade de realizar processos únicos, como a fixação de nitrogênio atmosférico, os torna essenciais para a saúde e crescimento das plantas. O grupo dos solubilizadores de fosfato é composto por fungos e bactérias. Alguns exemplos desses microrganismos incluem os bacilos, as pseudomonas e os fungos do gênero Penicillium e Aspergillus. Eles possuem a capacidade de liberar o fósforo presente nas argilas minerais e óxidos metálicos, tornando-os solúveis no solo. Isso é crucial para facilitar a absorção desse nutriente pelas plantas.

Funcionalidade

Além dos solubilizadores de fosfato, existem outros grupos de microrganismos importantes no solo. Alguns estão relacionados à promoção da tolerância das plantas ao estresse hídrico, ao controle biológico de pragas e à decomposição de resíduos orgânicos e poluentes presentes no solo.

Esses microrganismos desempenham papéis essenciais no solo, contribuindo para o crescimento das plantas e a sustentabilidade dos ecossistemas.

Embora os exemplos destacados sejam apenas uma fração da diversidade microbiana presente no solo, eles representam a funcionalidade e a importância dos microrganismos para a saúde do solo e das plantas.

Onde entram as enzimas

As enzimas microbianas desempenham um papel fundamental em processos essenciais para a manutenção do ecossistema, como a decomposição da matéria orgânica, a mineralização de nutrientes e o controle biológico. Por exemplo, no processo de decomposição, enzimas degradativas como a ligninase, urease, arilsulfatase e fosfatase são essenciais para a mineralização de nutrientes, atuando em processos distintos, mas todos fundamentais para o funcionamento do ecossistema.

A atuação enzimática também contribui para a produção de húmus no solo, beneficiando as plantas ao melhorar a fertilidade, estrutura e saúde do solo, criando condições favoráveis para o desenvolvimento vegetal. O húmus é formado a partir da decomposição da matéria orgânica, resultando em uma matéria orgânica mais estável. Algumas enzimas são consideradas indicadoras da qualidade do solo e do funcionamento dos ecossistemas, podendo ser utilizadas para monitoramento.

Além disso, atuam na proteção das plantas contra patógenos, com efeitos antifúngicos, como quitina e beta-glucana, que auxiliam no controle de doenças causadas por fungos. Outras enzimas podem induzir a resposta de defesa nas plantas, fortalecendo a imunidade contra diversos patógenos.

Essas enzimas podem estimular a planta a desenvolver resistência contra microrganismos patogênicos e outros patógenos. Além disso, as enzimas microbianas contribuem de diversas formas para as plantas, promovendo melhorias na absorção de nutrientes, auxiliando em processos metabólicos essenciais e na degradação de compostos e toxinas presentes no solo, entre outras funções importantes.

Também existem outras enzimas interessantes e essenciais para alguns processos, como a nitrogenase, presente em bactérias fixadoras de nitrogênio que convertem o nitrogênio atmosférico em amônia.

Essas enzimas estão em alguns grupos de espécies bacterianas e são fundamentais para esse processo exclusivamente bacteriano. Outra enzima importante é a nitrato redutase, presente em plantas e microrganismos, que catalisa a conversão de nitrato em nitrito no solo.

Essa etapa é crucial para a conversão do nitrogênio em formas assimiláveis pelas plantas. Além disso, existem outras enzimas relacionadas à nutrição mineral das plantas que demonstram uma forte interação com os microrganismos do solo.

Essa etapa é crucial para a conver- são do nitrogênio em formas assimilá- veis pelas plantas. Além disso, existem outras enzimas relacionadas à nutrição mineral das plantas que demonstram uma forte interação com os microrga- nismos do solo.

Ciclagem de nutrientes

A decomposição da matéria orgânica e a ciclagem de nutrientes são processos governados por microrganismos e envolvem várias etapas. Em termos gerais, é interessante definir esses conceitos.

A decomposição, de forma simplificada, se refere à quebra de compostos orgânicos complexos em menores, por microrganismos. Já a mineralização ocorre quando nutrientes inorgânicos são liberados a partir de compostos orgânicos, também por ação microbiológica, e ambos os processos ocorrem simultaneamente pela ação microbiana e de suas enzimas degradativas.

Para exemplificar, no solo com matéria orgânica fresca, inicialmente atacada por fungos, esses microrganismos atuam sobre os compostos orgânicos complexos, iniciando uma sucessão de microrganismos na matéria orgânica.

Outros grupos microbianos, como fungos e bactérias, começam a decompor e mineralizar a matéria orgânica até ela se tornar estável.

Esse processo pode variar em tempo, dependendo da qualidade da matéria orgânica presente.

Toda essa decomposição e mineralização dependem de enzimas secretadas pelos microrganismos em cada etapa, que quebram as moléculas em compostos menores, liberando açúcares, aminoácidos e ácidos orgânicos.

A partir desses compostos simplificados, a mineralização é facilitada, permitindo que os microrganismos liberem os nutrientes ligados aos compostos orgânicos, como nitrogênio, fósforo, potássio, enxofre e outros nutrientes essenciais para as plantas e ecossistemas.

Esse processo resulta em matéria orgânica mais estável, como o húmus, que contribui para o desenvolvimento vegetal e a ciclagem de nutrientes no ecossistema.

Os microrganismos desempenham um papel crucial na decomposição e mineralização, garantindo a ciclagem de nutrientes no solo e disponibilizando nutrientes para as plantas por meio da conversão de resíduos orgânicos.

Transporte de nutrientes minerais às plantas

Os benefícios da presença de microrganismos solubilizadores no solo são enormes, especialmente para a disponibilização de nutrientes essenciais para as plantas, como fósforo, potássio e zinco.

Esses microrganismos desempenham um papel fundamental na transformação de nutrientes insolúveis, ligados à argila e óxidos metálicos do solo em formas solúveis que podem ser assimiladas pelas plantas.

Os microrganismos solubilizadores, como fungos e bactérias, possuem mecanismos específicos para esse processo, como a produção de ácidos orgânicos, ácidos inorgânicos, enzimas fosfatases e sideróforos.

Por exemplo, alguns microrganismos realizam o bombeamento de prótons para fora da célula, reduzindo o pH do ambiente e favorecendo a solubilização do fosfato. Esses microrganismos preferem ambientes com pH mais baixo, o que facilita sua ação.

Alguns gêneros conhecidos por suas habilidades solubilizadoras incluem Bacillus, Pseudomonas e Penicillium. Algumas cepas específicas, como Bacillus megaterium B119 e Bacillus subtilis B2084, são conhecidas por sua eficácia na solubilização de fosfato e promoção do crescimento vegetal.

Esses microrganismos solubilizadores são essenciais para o desenvolvimento vegetal, aumentando a produtividade de culturas como milho e soja, além de melhorar o conteúdo nutricional dos grãos.

A presença desses microrganismos solubilizadores é cada vez mais importante, e muitos deles são utilizados como inoculantes no mercado. Eles atuam como facilitadores no transporte e aquisição de nutrientes pelas plantas, seja por meio da solubilização de nutrientes no solo ou pela promoção do crescimento radicular e da absorção de nutrientes, como fósforo e zinco.

A associação com fungos micorrízicos também pode ampliar a capacidade das raízes das plantas em explorar o solo em busca de nutrientes essenciais, contribuindo para a nutrição vegetal e o desenvolvimento saudável das plantas.

Associação com as plantas

É importante destacar que o aumento da exploração das raízes no solo, quando associadas aos fungos micorrízicos, ocorre de diversas maneiras. Os fungos micorrízicos se associam às raízes das plantas, produzindo hifas, que são pequenos filamentos finos que se estendem a partir das raízes e crescem em regiões do solo inacessíveis às raízes da planta.

Essa rede de hifas ao redor da raiz permite uma exploração mais eficiente do solo, em comparação com plantas que não possuem essa associação com os fungos micorrízicos. O fungo absorve os nutrientes e os repassa para a planta, em uma troca de nutrientes por carboidratos

É importante ressaltar que essa interação é uma associação simbiótica, na qual a planta fornece carboidratos para o fungo em troca dos nutrientes absorvidos.

Essa relação simbiótica beneficia tanto a planta quanto o fungo, resultando em uma maior absorção de nutrientes e um melhor desenvolvimento vegetal.

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