Essas plantas resistentes descobriram como 'cultivar' micróbios em seu solo: WebCuriosos

A ciência agrícola moderna trouxe-nos algumas plantas superpoderosas e, como nós, humanos, estamos habituados a fazer, assumimos todo o crédito por estas colheitas incríveis.

Mas um novo estudo realizado por uma equipa liderada pelo microbiologista molecular Jacob Malone, do Centro John Innes, no Reino Unido, descobriu que podemos não ser os únicos agricultores envolvidos na selecção de características positivas. As próprias plantas são mais do que capazes de adaptar o seu ecossistema para “cultivar” as suas espécies favoritas de micróbios.

De acordo com a análise da equipe, a cevada (Cevada comum) – a cultura responsável por grande parte do fornecimento mundial de cerveja – gere cuidadosamente as comunidades de micróbios que rodeiam as suas raízes, de acordo com a quantidade de açúcar que liberta.

Apesar da aura de controle da agricultura industrial, verifica-se que uma dimensão importante do melhoramento de culturas passou despercebida ao radar científico: o microbioma no solo diretamente ao redor das raízes de uma planta, ou 'rizosfera'.

Micróbios benéficos podem fazer ou destruir o sucesso de uma planta. Por exemplo, plantas que podem aproveitar Pseudomonas bactérias aproveite os benefícios como maior disponibilidade de nutrientes, patógenos suprimidos e sistemas imunológicos preparados.

Mas Pseudomonas é um amigo inconstante: pode colonizar uma grande variedade de plantas hospedeiras, por isso há competição entre as plantas para capturar o melhor desses minúsculos animais.

A equipe de Malone queria descobrir por que e como diferentes variedades de cevada cultivadas no mesmo ambiente de solo recrutavam diferentes rizobactérias e fungos benéficos.

O experimento envolveu duas cultivares de plantas de cevada: uma que é 200 anos cevada para malte Landrace, Chevallier e outra que é uma cultivar moderna lançada em 2004, conhecida como Tipple.

As culturas agrícolas podem ser categorizadas vagamente como raças locais ou cultivares modernas. 'Corrida terrestre' vem da palavra alemã Landrasseque significa 'raça country', e embora sua definição seja em constante evoluçãouma cultura tradicional pode ser vagamente entendida como uma espécie local de planta domesticada que se adaptou ao longo do tempo ao seu ambiente ecológico e cultural (e não através de seleção deliberada).

Os cultivares modernos, por outro lado, não são necessariamente locais, foram especificamente seleccionados e criados para determinadas características genéticas, e são por vezes hibridizados, muitas vezes para produção a nível industrial.

Variedades modernas de cereais, como a cevada Tipple, “foram cultivadas intensivamente para obter características agrícolas positivas, incluindo alto rendimento e teor de amido nas sementes, palha curta e boas propriedades de malte”, disse o relatório. equipe escreve.

“Embora a incorporação destas características positivas tenha melhorado substancialmente o rendimento e a qualidade das culturas, o efeito mais amplo destas mudanças na fisiologia das plantas e no impacto ecológico e, portanto, na sustentabilidade das culturas resultantes, são mal compreendidos”, afirmaram. adicionar.

A equipe cultivou ambos os tipos de cevada a partir de sementes durante três semanas após a germinação em um laboratório controlado com estufa e, em seguida, coletou uma amostra da rizosfera de três plantas diferentes para cada cultivar. Após incubar esses micróbios em ágar, eles selecionaram aleatoriamente 20 isolados por planta, resultando em 120 isolados para representar as rizosferas de cada cultivar.

“Observamos diferenças distintas na abundância de rizosfera e micróbios associados às raízes entre as duas variedades, com Tipple recrutando significativamente mais Pseudomonas bactérias do que Chevallier”, a equipe relatórios.

Eles descobriram que as fábricas estavam recrutando Pseudomonas com características genéticas e físicas específicas, tal como um agricultor humano seleciona as suas culturas com base nas características desejadas.

As plantas da cultivar Tipple apresentavam níveis mais elevados de açúcares simples chamados monossacarídeos nas secreções das raízes, favorecendo Pseudomonas adaptadas para crescer com essas fontes de carbono.

Por outro lado, as raízes de Chevallier abrigavam uma rizosfera muito mais diversificada em termos microbianos, um reflexo das complexas secreções radiculares das plantas. As plantas tradicionais também pareciam ter muito mais controle sobre os fungos do solo de sua “fazenda”: Cândida espécies foram quase totalmente excluídas, enquanto Saitozyma espécies foram fortemente enriquecidas.

As plantas Tipple, por outro lado, pareciam ser incapazes de influenciar os fungos que cresciam em torno das suas raízes, resultando na redução da diversidade fúngica.

“Nossos resultados apoiam uma ligação dependente do cultivo entre o crescimento das plantas e a composição do microbioma recrutado, sugerindo que a formação do microbioma que vemos aqui tem consequências reais para a saúde das plantas”, disse a equipe. escreveacrescentando que este processo é mais complexo do que se suspeitava anteriormente.

“Determinar até que ponto os fenómenos que descrevemos aqui podem ser observados para culturas cultivadas em campos agrícolas é um desafio fundamental para pesquisas futuras”, afirmam os autores. dizer.

Esta pesquisa foi publicada em Biologia PLOS.