Uma solução para os muitos desafios da agricultura - secas induzidas pelasmudanças climáticas, menos terras ara¡veis ​​e diminuição da qualidade da a¡gua, para citar alguns - édesenvolver fertilizantes mais inteligentes. Esses fertilizantes teriam como objetivo não apenas nutrir a planta, mas também maximizar os efeitos positivos das bactanãrias do solo na planta. Explorar o microbioma de uma planta pode ser a camada extra de defesa que as safras precisam para prosperar.

Em seu estudo publicado em 4 de dezembro na Nature Scientific Reports , pesquisadores da Utah State University analisaram os efeitos de dois estressores abia³ticos em Pseudomonas chlororaphis O6 (PcO6), uma bactanãria nativa das raa­zes do trigo de sequeiro no norte de Utah. Eles descobriram que o estresse pode causar alterações de composição nas estruturas extracelulares da bactanãria, chamadas de vesa­culas da membrana externa, ou OMVs. Os cientistas sabem hámuito tempo que as células bacterianas liberam OMVs, mas este estudo pergunta quais fatores promovem sua liberação e como a mira­ade de funções dessas estruturas pode ser alavancada para o benefa­cio da cultura.

A chave para este estudo éentender que as bactanãrias nem sempre são ruins.

“Ha¡ muito mais aªnfase no que échamado de 'revolução do microbioma', vocêsabe, o fato de vocêcarregar dois quilos de bactanãrias em seu corpo agora, e isso não éde todo ruim; na verdade, éprincipalmente bom”, disse David Britt, professor titular de engenharia biológica no estado de Utah. "As plantas também tem um microbioma, ou 'segundo genoma', e émuito importante tentar entender como esse microbioma interage com o meio ambiente e com seu hospedeiro".

Tambanãm a chave para este estudo éentender que o estresse pode ser bom. A bactanãria aqui estudada, por exemplo, protege o trigo da seca, formando uma pela­cula ao redor de suas raa­zes. Mas, com a introdução de pequenaspartículas de micronutrientes, esses benefa­cios poderiam ser fortalecidos.

"Um pouco de estresse énecessa¡rio", disse Britt. "Vocaª pode realmente preparar todo o sistema para melhorar sob a seca."

Igualmente importantes para os resultados são o instrumento e os algoritmos usados ​​no estudo. Esta éa primeira vez que os pesquisadores usaram a espectroscopia Raman para estudar OMVs de bactanãrias que colonizam raa­zes. "Podera­amos ter feito muitos ensaios caros para descobrir todas essas coisas diferentes que esta¡vamos interessados ​​em examinar", disse Elizabeth Vargis, professora associada de engenharia biológica da USU.

Em vez disso, explicou Vargis, o uso da espectroscopia Raman juntamente com um algoritmo de aprendizado de ma¡quina permitiu-lhes identificar o tipo de estresse que as bactanãrias estavam experimentando ao liberar esses OMVs e asmudanças composicionais dependentes de estresse neles. Essasmudanças observadas tem implicações para a comunicação canãlula-canãlula e comunicação bactanãria-planta, que são essenciais para uma melhor compreensão do microbioma.

O estudo foi apoiado em parte pela National Science Foundation, a Utah State University Agriculture Experiment Station e o USDA National Institute of Food and Agriculture, mas suas implicações va£o além da agricultura. A espectroscopia Raman suportada pelos algoritmos de aprendizado de ma¡quina éuma ferramenta poderosa que pode ser usada em qualquer estudo biola³gico. "Uma canãlula cancerosa em seu corpo ira¡ liberar vesa­culas extracelulares antes que possamos detectar o câncer por meio de outros manãtodos", disse Britt. "Esta éuma técnica muito sensa­vel."