Planta se comunica com micróbios benéficos para afastar patógenos

Plantas de trigo se “comunicam” com microorganismos benéficos que envolvem suas raízes para terem acesso a mais nutrientes do solo e obterem maior proteção contra doenças fúngicas. É o que comprovaram pesquisadores da Embrapa Meio Ambiente e da Esalq/USP, em experimentos conduzidos ao longo de 2021 com o apoio da Fapesp. Em busca de um manejo mais sustentável, agora os pesquisadores querem, com novos experimentos, entender os padrões e relações que se estabelecem entre esse microbioma, o solo e bactérias benéficas eventualmente inoculadas.

Sabendo que o microbioma da rizosfera fornece serviços ecológicos ao hospedeiro, incluindo nutrição e proteção contra doenças, cientistas buscaram descobrir se plantas de trigo mudariam o padrão da exsudação da raiz, para acessar os recursos fornecidos por esses microrganismos antagônicos, ante a infecção por um patógeno transmitido pelo solo, o fungo Bipolaris sorokiniana.

Para isso, testaram o impacto de três bactérias benéficas - Streptomyces, Paenibacillus e Pseudomonas -, antagônicas ao patógeno, no início da doença, para entender como a planta hospedeira e os micróbios benéficos se comunicam para afastar o patógeno da rizosfera. 

“Testamos a inoculação independente dos três isolados bacterianos em mudas de trigo inoculadas ou não com o fungo patógeno. O índice de severidade foi o mais alto (93%) em plantas inoculadas exclusivamente com o patógeno (tratamento controle). Em plantas inoculadas com a bactéria antagonista e com o patógeno, o índice de severidade variou de 50 a 62%, mostrando uma diminuição significativa na incidência da doença em comparação com o controle tratamento", explica Helio Quevedo, da Escola Superior de Agricultura Luiz Queiroz, da Universidade de São Paulo (Esalq/USP).

“Usamos o isolamento bacteriano da rizosfera, seguido de triagem in vitro. Os inoculantes selecionados são capazes de solubilizar fósforo, para fixar o nitrogênio e para produzir ácido indol acético”, diz o cientista.

Impacto da diversidade microbioma na proteção de plantas

Em outro estudo, os cientistas buscaram avaliar a diversidade do microbioma da rizosfera e seu impacto na proteção da planta de trigo inoculada com o patógeno de raiz Bipolaris sorokiniana e com um inoculante bacteriano antagonista – Pseudomonas. Utilizando uma técnica chamada “diluição à extinção”, os pesquisadores “diluíram” a diversidade microbiana de um solo natural e, além do solo natural, usaram tratamentos com um gradiente de solo diluído e também autoclavado.

A inoculação com Pseudomonas resultou em maior altura de planta e massa seca de raiz, principalmente em tratamentos com o solo natural para a altura, mostrando o potencial de promoção do crescimento deste inoculante. Este inoculante também promoveu a proteção da planta nos tratamentos onde o patógeno foi introduzido.

Rodrigo Mendes, pesquisador da Embrapa Meio Ambiente, explica que o microbioma da rizosfera oferece à planta hospedeira funções benéficas, incluindo absorção de nutrientes, tolerância ao estresse abiótico e defesa contra doenças transmitidas pelo solo. Por exemplo, durante uma invasão de patógeno fúngico do sistema radicular, famílias bacterianas específicas e com certas funções são enriquecidas na rizosfera e ajudam a prevenir a infecção das plantas pelo patógeno.

Conforme Caroline Nishisaka, da Esalq, o índice de gravidade da doença foi maior em todos os tratamentos que receberam o fungo patógeno Bipolaris sorokiniana, principalmente no solo mais “diluído”, mostrando que é mais destrutivo em solos com baixa diversidade microbiana, onde o inoculante antagonista também é mais eficaz na proteção a planta. 

O próximo passo será analisar o impacto da invasão de fungos e bactérias benéficas na montagem das comunidades bacterianas e fúngicas da rizosfera para entender os padrões e correlações entre a estrutura do microbioma da rizosfera, com o solo, a diversidade do microbioma e o estabelecimento do inoculante benéfico.

Os trabalhos foram apresentados no III Simposio Internacional “Avances en el mundo de Microbiomas", da Universidad San Francisco de Quito, em outubro de 2021. O projeto de pesquisa, coordenado por Rodrigo Mendes, é financiado pela Fapesp, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, por meio do auxílio regular (Processo Fapesp 2020/00469-2) e pela concessão da bolsa de doutorado a Caroline Nishisaka (Processo Fapesp 2020/06077-9).

Embrapa Meio Ambiente