Tecnologia Científica

Sementes revestidas podem permitir a agricultura em terras marginais
Uma cobertura de seda especializada pode proteger as sementes da salinidade e também fornecer micróbios geradores de fertilizantes.
Por David L. Chandler - 26/11/2019

Imagem cortesia dos pesquisadores
Os pesquisadores usaram seda derivada de casulos comuns de bicho da seda, como os vistos aqui, misturados com bactanãrias e nutrientes, para fazer um revestimento de sementes que podem ajuda¡-los a germinar e crescer mesmo em solo salgado.

Fornecer a s sementes um revestimento protetor que também fornea§a nutrientes essenciais para a planta em germinação pode possibilitar o cultivo em solos improdutivos, de acordo com uma nova pesquisa do MIT.

Uma equipe de engenheiros revestiu as sementes com seda que foi tratada com um tipo de bactanãria que produz naturalmente um fertilizante nitrogenado, para ajudar o desenvolvimento das plantas em germinação. Testes mostraram que essas sementes podem crescer com sucesso em solos salgados demais para permitir que as sementes não tratadas se desenvolvam normalmente. Os pesquisadores esperam que esse processo, que pode ser aplicado de forma barata e sem a necessidade de equipamentos especializados, possa abrir áreas de terra para a agricultura que agora são consideradas inadequadas para a agricultura.

As descobertas estãosendo publicadas esta semana na revista PNAS , em um artigo das estudantes de graduação Augustine Zvinavashe '16 e Hui Sun, do pa³s-doutorado Eugen Lim e professor de engenharia civil e ambiental Benedetto Marelli.

O trabalho surgiu da pesquisa anterior da Marelli sobre o uso de revestimentos de seda como forma de prolongar a vida útil das sementes usadas como culturas alimentares. "Quando eu estava pesquisando sobre isso, deparei-me com biofertilizantes que podem ser usados ​​para aumentar a quantidade de nutrientes no solo", diz ele. Esses fertilizantes usam micróbios que vivem simbioticamente com certas plantas e convertem nitrogaªnio do ar em uma forma que pode ser facilmente absorvida pelas plantas.

Isso não apenas fornece um fertilizante natural para as plantações, mas evita problemas associados a outras abordagens de fertilização, ele diz: “Um dos grandes problemas com fertilizantes de nitrogaªnio éque eles tem um grande impacto ambiental, porque são muito exigentes em termos energanãticos. Esses fertilizantes artificiais também podem ter um impacto negativo na qualidade do solo, de acordo com Marelli.

Embora essas bactanãrias fixadoras de nitrogaªnio ocorram naturalmente em solos ao redor do mundo, com diferentes variedades locais encontradas em diferentes regiaµes, elas são muito difa­ceis de preservar fora do ambiente natural do solo. Como a seda pode preservar o material biola³gico, Marelli e sua equipe decidiram testa¡-lo com essas bactanãrias fixadoras de nitrogaªnio, conhecidas como rizobactanãrias.

"Tivemos a ideia de usa¡-los em nosso revestimento de sementes e, uma vez que as sementes estivessem no solo, elas ressuscitariam", diz ele. Os testes preliminares não deram certo, no entanto; as bactanãrias não foram preservadas tão bem quanto o esperado.

Foi quando Zvinavashe teve a idanãia de adicionar um nutriente especa­fico a  mistura, um tipo de açúcar conhecido como trealose, que alguns organismos usam para sobreviver em condições de pouca a¡gua. A seda, as bactanãrias e a trealose foram todas suspensas na a¡gua, e os pesquisadores simplesmente embeberam as sementes na solução por alguns segundos para produzir um revestimento uniforme. Em seguida, as sementes foram testadas no MIT e em um centro de pesquisa operado pela Universidade Politécnica Mohammed VI em Ben Guerir, Marrocos. "Isso mostrou que a técnica funciona muito bem", diz Zvinavashe.

As plantas resultantes, ajudadas pela produção conta­nua de fertilizantes pelas bactanãrias, desenvolveram uma saúde melhor do que as de sementes não tratadas e cresceram com sucesso no solo de campos que atualmente não são produtivos para a agricultura, diz Marelli.

Na prática , esses revestimentos podem ser aplicados a s sementes por imersão ou spray, dizem os pesquisadores. Qualquer um dos processos pode ser realizado a  temperatura e pressão ambiente comuns. “O processo éra¡pido, fa¡cil e pode ser escalona¡vel” para permitir que fazendas maiores e cultivadores não qualificados fazm uso dele, diz Zvinavashe. "As sementes podem ser simplesmente revestidas por imersão por alguns segundos", produzindo um revestimento com apenas alguns micra´metros de espessura.

A seda comum que eles usam "ésolaºvel em a¡gua; assim que éexposta ao solo, as bactanãrias são liberadas", diz Marelli. Poranãm, o revestimento fornece proteção e nutrientes suficientes para permitir que as sementes germinem no solo com umnívelde salinidade que normalmente impediria seu crescimento normal. "Vemos plantas que crescem no solo onde, caso contra¡rio, nada cresce", diz ele.

Essas rizobactanãrias normalmente fornecem fertilizantes para culturas de leguminosas, como feija£o e gra£o de bico, e essas tem sido o foco da pesquisa atéagora, mas pode ser possí­vel adapta¡-las para trabalhar também com outros tipos de culturas, e isso faz parte do a pesquisa em andamento da equipe. "Ha¡ um grande esfora§o para estender o uso de rizobactanãrias a s culturas sem legume", diz ele. Uma maneira de conseguir isso pode ser modificar o DNA das bactanãrias, plantas ou ambas, ele diz, mas isso pode não ser necessa¡rio.

“Nossa abordagem équase independente do tipo de planta e bactanãria”, diz ele, e pode ser possí­vel “estabilizar, encapsular e entregar [a bactanãria] ao solo, para que se torne mais benigno para a germinação” de outros tipos de plantas também.

Mesmo se limitado a culturas de leguminosas, o manãtodo ainda pode fazer uma diferença significativa para regiaµes com grandes áreas de solo salino. "Com base na empolgação que vimos com nossa colaboração no Marrocos", diz Marelli, "isso pode ser muito impactante".


Como pra³ximo passo, os pesquisadores estãotrabalhando no desenvolvimento de novos revestimentos que não apenas protegem as sementes do solo salino, mas também os tornam mais resistentes a  seca, usando revestimentos que absorvem a águado solo. Enquanto isso, no pra³ximo ano eles comea§ara£o a testar plantações em campos experimentais abertos no Marrocos; seus plantios anteriores foram realizados em ambientes fechados, sob condições mais controladas.

A pesquisa foi parcialmente apoiada pelo Programa de Pesquisa UniversitéMohammed VI Polytechnique-MIT, pelo Escrita³rio de Pesquisa Naval e pelo Escrita³rio do Decano de Bolsas de Estudo e Pesquisa.

 

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