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Ferramentas para driblar os estresses das plantas

Fabrício Custódio de Moura Gonçalvesfabricio-moura-07@hotmail.com

Gean Charles Monteirogean.monteiro@yahoo.com.br

Doutores em Agronomia/Horticultura – UNESP/FCA, Botucatu

Seca – Crédito: Shutterstock

As alterações do clima geram estresses abióticos, como salinidade do solo, altas temperaturas e seca, que são agressivos ao crescimento e desenvolvimento das plantas, causando prejuízos no rendimento de plantas cultivadas em todo o mundo, inclusive ameaçando a segurança alimentar global.

Essa realidade é um grande desafio para qualquer produtor e que, se não tratada corretamente, traz significativos impactos na sua rentabilidade. Dessa forma, é importante o conhecimento sobre como a planta se defende dos estresses com uso de tecnologias de fácil acesso e baixo custo. Infelizmente, nem todos os produtores tem conhecimento dessas novas tecnologias, apesar de suas importâncias nesse contexto de mudanças climáticas.

Progresso genético

Os avanços provenientes do melhoramento genético de plantas e da biotecnologia, incluindo o progresso em genômica e tecnologia da informação, são técnicas que poderão minimizar os efeitos prejudiciais da seca.

Essas técnicas são primordiais na prática moderna de seleção artificial de plantas e dão suporte ao desenvolvimento de variedades mais tolerantes às mudanças climáticas, proporcionando maior produtividade das culturas, mesmo sob estresse.

Dessa forma, o potencial genético é um fator determinante no desenvolvimento e na produtividade das culturas de interesse agrícola, mas sua expressão precisa de condições favoráveis. Deve-se considerar, ainda, que algumas plantas cultivadas já atingiram no Brasil estágios de evolução que exigem elevado nível técnico para alcançar melhor produtividade.

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De maneira geral, essas culturas já não se apresentam condicionadas por limitações de ordem nutricional e hídrica, além de serem protegidas adequadamente com defensivos. Nesse contexto, a economicidade da utilização de tecnologia avançada tem levado ao emprego dos bioerreguladores, biotivadores e bioestimulantes, que podem, frequentemente, mostrar-se altamente compensadores em promover mecanismos de crescimento e/ou defesa.

Esses produtos proporcionam uma série de benefícios às plantas, como aumento de absorção de água e de nutrientes, bem como sua resistência aos estresses hídricos e aos efeitos residuais de herbicidas no solo, fazendo com que seu uso na agricultura seja crescente.

Pesquisas

Diversos resultados de pesquisa com estimulantes demonstram que algumas culturas têm obtido ganhos significativos na produtividade e incrementos no sistema radicular. Em feijão, a utilização de bioestimulantes favorece parâmetros produtivos da cultura, como ganho de peso de sementes e produtividade.

Em algodão, os bioestimulantes podem aumentar a porcentagem de emergência das plântulas e a velocidade de crescimento radicular, além de originar plântulas mais vigorosas e qualidade da fibra produzida. Em soja, os bioestimulantes podem influenciar a germinação, a biomassa da matéria seca das sementes e promover o crescimento das plantas em altura.

Em ensaios com monocotiledôneas (braquiária, milho, trigo e arroz), a aplicação de biotivadores, como thiamethoxam via tratamento de sementes, foi responsável por moderar o metabolismo e o desenvolvimento da planta até o final do ciclo dos vegetais, de maneira que as plantas submetidas a essa molécula expressaram maior vigor e, consequentemente, apresentaram maior aptidão para incrementar sua produção.

Outro bioativador importante é a cianamida hidrogenada, bastante conhecida pela sua utilização como agente brotante para videiras podadas, possibilitando uma brotação precoce e, consequentemente, uma antecipação da produção de uvas.

Temos ainda a classe dos fertilizantes minerais aditivos ou compostos que desempenham papel de bioestimulantes nas plantas, como: a) Extratos de algas ou extratos vegetais; b) Aminoácidos ou proteínas hidrolisadas e c) Substâncias húmicas (ácidos húmicos e/ou fúlvicos).

As algas

Os extratos de algas permitem o fornecimento de nutrientes para as mudas pelo fato de apresentarem em sua composição nutrientes, hormônios como citocininas, auxinas, giberelinas ácido abscísico, giberelinas, betaínas e alginatos.

Existem, ainda, compostos não identificados que possuem atividade similar à de alguns hormônios vegetais e que também podem atuar na promoção do crescimento vegetal e contribuir para o aumento da resistência dessas plantas tanto ao estresse biótico (pragas e doenças) como abiótico (estresse hídrico e por temperatura).

A redução da incidência de doenças com aplicação de extrato de alga ocorre em virtude da sua ação em estimular a produção de fitoalexinas, substâncias que atuam na defesa da planta. Estudos relatam que a aplicação do extrato comercial de alga Ascophyllum nodosum favoreceu a germinação de sementes de cevada, por induzir a atividade da amilase independente de giberelina que, possivelmente, age em conjunto com a produção de amilase dependente deste hormônio.

Além do aumento da produtividade, alguns pesquisadores também afirmam que a qualidade nutricional, visual (tamanho e cor) e medicinal das porções vegetais comercializadas pode ser afetada positivamente pela utilização de produtos à base de extratos de algas.

Estas pesquisas mostram que, mesmo em baixas concentrações (3,0, 4,0 e 3,8 mL L-1), os produtos à base de extratos de algas afetam o desenvolvimento vegetal, sugerindo que os derivados dos extratos de algas possuem compostos bioativos que, por sua vez, são moléculas que potencializa o efeito do extrato, resultando em baixos custos.

Mais que vantagens

A utilização de aminoácidos na agricultura tem sido praticada por várias décadas, no Brasil e no mundo, em diversas culturas. Muitos técnicos e produtores relatam benefícios na utilização destes bioestimulantes.

Alguns trabalhos apontam melhorias dos parâmetros de produção em várias espécies cultivadas tratadas com aminoácidos.

As substâncias húmicas também podem atuar na proteção de efeitos tóxicos para as plantas, promovidos pela ação de pesticidas, fertilizantes e esterco não-curtido. A aplicação de ácido húmico suprimiu os efeitos tóxicos do alumínio sobre o crescimento das raízes laterais e principais e ao mesmo tempo permitiu uma maior absorção de nutrientes.

Para o caso do alumínio isto possui importância, uma vez que, o sintoma clássico é a inibição do crescimento radicular. Tendo em vista que quase 50% dos solos aráveis são ácidos e localizados principalmente nos países em desenvolvimento, deve-se considerar a aplicação de ácidos húmicos associado até mesmo à aplicação de cálcio em sulco de plantio.

Avanços

Além dessas tecnologias citadas anteriormente, um grupo de bactérias que atua em simbiose com plantas xerófitas apresenta grande potencial para auxiliar a produção agrícola em condição de estresse por escassez de água.

Esses microrganismos hidratam raízes e acumula solutos pelas células, permitindo que a planta absorva água sem perder turgidez. Esse mecanismo é importante para atenuar efeitos do estresse hídrico em soja, milho e trigo, além de propiciar maior crescimento dessas culturas.

Para o futuro

A expectativa dos pesquisadores é viabilizar, em um futuro próximo, o uso dessas bactérias para tratamento de sementes de diversas espécies agrícolas, principalmente em regiões com baixa precipitação pluviométrica, como o Semiárido, e para culturas muito sensíveis à seca.

Para tanto, células bacterianas são desenvolvidas em laboratório e imobilizadas em matrizes de alginato para tratamento de sementes de diferentes espécies vegetais. Isso quer dizer que essas bactérias podem ser produzidas normalmente em fermentadores convencionais, cujas células são usadas para o tratamento de sementes.

Um dos principais mecanismos que sustentam o uso desses microrganismos em condição de estresse por falta de água é a produção de osmólitos compatíveis, como betaína e a formação de biofilmes, moléculas orgânicas que contrabalanceiam estresses ambientais em organismos vivos.

Esses biofilmes formados pelas rizobactérias são agregados multicelulares que aderem à superfície das raízes por meio da produção de substâncias, como os expolissacarídeos, proteínas e DNA. As bactérias tolerantes à seca, ao colonizar o sistema radicular das plantas sob estresse abiótico, produzem esses exopolissacarídeos, substâncias que hidratam as raízes.

A técnica de introdução desses microrganismos nas plantas é feita por meio de um procedimento simples na hora de plantar, ou seja, essas bactérias são misturadas às sementes por ocasião do plantio, em uma suspensão líquida, que pode ser água.

Dessa forma, esses microrganismos surgem como potenciais ferramentas ao desenvolvimento de formulações biológicas que possam ser, no futuro, utilizadas em áreas secas, como as observadas no Semiárido nordestino”.

E muito ainda vem sendo feito na área da biotecnologia, que cada vez mais conhece o genoma das plantas e estuda as possibilidades de editar genes e aprimorar os resultados do melhoramento.

Além disso, à medida que aumenta nosso conhecimento sobre a fisiologia das plantas e a complexidade dos mecanismos de tolerância à seca – e a sua relação com diferentes características – a eficiência da seleção usando abordagens moleculares e genômicas resulta na identificação de marcadores moleculares e genes ligados a características genéticas que comandam essas características.

Técnica do CRISPR

A técnica do CRISPR/Cas9 pode ser usada efetivamente para gerar novas mutações e desenvolver variedades de tolerância ao estresse entre diferentes culturas de interesse agrícola.  A tecnologia CRISPR tem sido utilizada com sucesso na obtenção de plantas com maior rendimento em tomate, couve, milho, trigo e arroz. 

Modificações genéticas usando a técnica de CRISPR já têm resultado em cultivares de citros, cacau, pepino, trigo, arroz e tomate resistentes a doenças fúngicas e bacterianas. Um milho tolerante à seca e um arroz tolerante a regiões com alta concentração de metais pesados também foram desenvolvidos, empregando CRISPR. 

Dessa forma, o sistema CRISPR tem enorme potencial de acelerar o melhoramento genético de plantas, auxiliando os agricultores a superarem os principais desafios que acometem as lavouras. Sensibilidade ao calor, ao estresse hídrico, suscetibilidade a pragas e doenças são apenas alguns dos problemas que já estão sendo estudados em plantas, empregando essa nova técnica.

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