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Os fungos podem manipular bactérias para enriquecer o solo com nutrientes
As descobertas podem apontar o caminho para métodos econômicos e ecologicamente corretos de enriquecimento do solo e melhoria da produtividade das colheitas, reduzindo a dependência dos agricultores de fertilizantes convencionais.
Por Instituto Boyce Thompson - 02/04/2021


Fungos micorrízicos arbusculares estendem longas estruturas semelhantes a filamentos, chamadas hifas, bem para dentro do solo. As hifas, menores que um fio de cabelo humano, cultivam seu próprio microbioma. Crédito: Maria Harrison

Uma equipe de pesquisadores do Boyce Thompson Institute (BTI) descobriu um grupo distinto de bactérias que podem ajudar fungos e plantas a adquirir nutrientes do solo. As descobertas podem apontar o caminho para métodos econômicos e ecologicamente corretos de enriquecimento do solo e melhoria da produtividade das colheitas, reduzindo a dependência dos agricultores de fertilizantes convencionais.

Os pesquisadores sabem que os fungos micorrízicos arbusculares (AM) estabelecem relações simbióticas com as raízes de 70% de todas as plantas terrestres. Nessa relação, as plantas trocam ácidos graxos pelo nitrogênio e fósforo dos fungos. No entanto, os fungos AM não possuem as enzimas necessárias para liberar nitrogênio e fósforo de moléculas orgânicas complexas.

Um trio de cientistas do BTI liderado por Maria Harrison, o professor William H. Crocker do BTI, questionou se outros micróbios do solo poderiam ajudar os fungos a acessar esses nutrientes. Em uma primeira etapa para examinar essa possibilidade, a equipe investigou se os fungos AM se associam a uma comunidade específica de bactérias. A pesquisa foi descrita em um artigo publicado no The ISME Journal em 1º de março.

A equipe examinou bactérias que vivem nas superfícies de longas estruturas semelhantes a filamentos chamadas hifas, que os fungos se estendem para o solo longe de sua planta hospedeira. Em hifas de duas espécies de fungos, a equipe descobriu comunidades bacterianas altamente semelhantes, cuja composição era diferente da do solo circundante.

"Isso nos diz que, assim como o intestino humano ou as raízes das plantas, as hifas dos fungos AM têm seus próprios microbiomas exclusivos", disse Harrison, que também é professor adjunto da Escola de Ciências Integrativas de Plantas da Universidade Cornell. "Já estamos testando algumas previsões interessantes sobre o que essas bactérias podem fazer, como ajudar na aquisição de fosfato."

"Se estivermos certos, o enriquecimento do solo para algumas dessas bactérias pode aumentar a produtividade das safras e, em última análise, reduzir a necessidade de fertilizantes convencionais, juntamente com seus custos associados e impactos ambientais", acrescentou ela. Seus copesquisadores no estudo eram os ex-cientistas do BTI Bryan Emmett e Véronique Lévesque-Tremblay.

Fungos micorrízicos arbusculares estendem longas estruturas semelhantes a filamentos, chamadas hifas, bem para dentro do solo. As hifas, menores que um fio de cabelo humano, cultivam seu próprio microbioma. Crédito: Maria Harrison

Entre os fungos

No estudo, a equipe usou duas espécies de fungos AM, Glomus versiforme e Rhizophagus irregularis, e os cultivou em três tipos diferentes de solo em simbiose com Brachypodium distachyon, uma espécie de grama relacionada ao trigo. Depois de deixar o fungo crescer com a grama por até 65 dias, os pesquisadores usaram o sequenciamento de genes para identificar bactérias que aderem às superfícies das hifas.
 
A equipe encontrou uma consistência notável na composição das comunidades bacterianas das duas espécies de fungos . Essas comunidades eram semelhantes em todos os três tipos de solo, mas muito diferentes daquelas encontradas em solo longe dos filamentos. A função dessas bactérias ainda não está clara, mas sua composição já gerou algumas possibilidades interessantes, disse Harrison.

"Prevemos que algumas dessas bactérias liberam íons de fósforo na vizinhança imediata dos filamentos, dando ao fungo a melhor chance de capturar esses íons", disse Harrison. "Aprender quais bactérias têm essa função pode ser a chave para melhorar o processo de aquisição de fosfato do fungo para beneficiar as plantas."

O grupo de Harrison está investigando os fatores que controlam quais bactérias se agrupam nos filamentos. Harrison acredita que os fungos AM podem secretar moléculas que atraem essas bactérias e, por sua vez, as comunidades bacterianas podem influenciar quais moléculas o fungo secreta.

Entre os microbiomas hifas estavam membros de Myxococcales e outros táxons que incluem "predadores bacterianos" que matam e comem outras bactérias, fazendo-as explodir e liberar seu conteúdo.

Esses predadores se movem deslizando ao longo das superfícies para que "os filamentos do fungo possam servir como vias de alimentação linear", disse Emmett, que atualmente é um microbiologista pesquisador do Serviço de Pesquisa Agrícola do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos em Ames, Iowa. “Muitas bactérias do solo parecem viajar ao longo de hifas fúngicas no solo, e esses predadores podem tornar a jornada mais perigosa.” Embora nem todos os membros desses táxons nos filamentos possam ser predadores, o grupo de Harrison planeja investigar como e por que esses predadores putativos monte lá. "É possível que as ações das bactérias predatórias tornem os nutrientes minerais disponíveis para todos no solo circundante - predadores e fungos iguais ", disse ela.

 

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