Os pesquisadores estão um passo mais perto de entender como algumas plantas sobrevivem sem nitrogênio. Seu trabalho poderá, eventualmente, reduzir a necessidade de fertilizantes artificiais em culturas como trigo, milho ou arroz.

"Estamos um passo mais perto de uma produção de alimentos mais verde e amiga do clima", afirmam Kasper Røjkjær Andersen e Simona Radutoiu, ambos professores de biologia molecular da Universidade de Aarhus. As descobertas foram publicadas na revista Nature .

Os dois pesquisadores lideraram um novo estudo no qual descobriram uma chave importante para entendermos como podemos reduzir a necessidade de fertilizantes artificiais na agricultura.

As plantas precisam de nitrogênio para crescer, um nutriente que a maioria das culturas obtém exclusivamente de fertilizantes. Apenas algumas plantas, como ervilhas, trevos e feijões, conseguem sobreviver sem ele. Elas vivem em simbiose com bactérias especiais que convertem o nitrogênio do ar em uma forma que a planta pode utilizar.

Atualmente, pesquisadores de todo o mundo se esforçam para compreender os mecanismos genéticos e moleculares por trás dessa capacidade especial, para que um dia ela possa ser transferida para culturas como trigo, cevada e milho.

Isso tornaria as plantas autossuficientes em nitrogênio e, assim, reduziria a necessidade de fertilizantes artificiais, que atualmente representam cerca de 2% do consumo total de energia mundial e emitem grandes quantidades de CO2 .

Os pesquisadores identificaram as pequenas alterações nos receptores das plantas que fazem com que elas desliguem o sistema imunológico e permitam uma simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio .

As plantas usam receptores na superfície de suas células para captar sinais de microrganismos presentes no solo.

Algumas bactérias emitem substâncias químicas que sinalizam que são "inimigas" e que as plantas precisam se defender. Outras são "amigas" que ajudam a fornecer nutrientes.

Leguminosas, como ervilhas, feijões e trevos, atraem bactérias especiais para suas raízes. Ali, as bactérias convertem o nitrogênio do ar e o transferem para a planta. Essa cooperação é chamada de simbiose e é a razão pela qual as leguminosas podem crescer sem fertilizantes artificiais.

Os pesquisadores descobriram que essa capacidade é amplamente controlada por dois aminoácidos — dois pequenos "blocos de construção" de uma proteína nas raízes das plantas.

"Esta é uma descoberta notável e importante", destaca Radutoiu.

A proteína nas raízes funciona como um "receptor" que recebe sinais das bactérias. Ela decide se a planta deve soar o alarme (sistema imunológico) ou acolher as bactérias (simbiose).

Os pesquisadores descobriram uma pequena área na proteína que denominaram Determinante de Simbiose 1. Essa área funciona como uma espécie de interruptor que determina qual mensagem é enviada para dentro da célula vegetal. Ao alterar apenas dois aminoácidos nesse interruptor, os pesquisadores conseguiram fazer com que um receptor que normalmente desencadeia uma resposta imune iniciasse, em vez disso, a simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio.

"Demonstramos que duas pequenas alterações podem fazer com que as plantas alterem seu comportamento em um ponto crucial: de rejeitar bactérias a cooperar com elas", explica Radutoiu.

Em laboratório, os pesquisadores modificaram com sucesso a planta Lotus japonicus. Mas o mesmo princípio provou funcionar na cevada.

"É realmente notável que agora sejamos capazes de pegar um receptor da cevada, fazer pequenas alterações nele e, então, a fixação de nitrogênio volte a funcionar", diz Røjkjær Andersen.

As perspectivas são amplas. Se a modificação puder ser transferida para outras culturas, eventualmente poderá ser possível desenvolver plantas de cereais como trigo, milho ou arroz com a capacidade de fixar nitrogênio por si mesmas — assim como as leguminosas fazem hoje.

"Mas primeiro precisamos descobrir as outras chaves essenciais", diz Radutoiu. "Atualmente, pouquíssimas culturas conseguem realizar simbiose. Se pudermos estender isso a culturas amplamente utilizadas, isso poderá fazer uma grande diferença na quantidade de nitrogênio necessária."