Cientistas descobrem genes de leguminosas que controlam evolução de bactérias fixadoras de nitrogênio

Uma equipe liderada pela professora Liana Burghardt, da Universidade Estadual da Pensilvânia, revelou que mutações específicas em leguminosas alteram a competição entre cepas de rizóbios. Essas mudanças redirecionam a evolução das bactérias responsáveis por capturar nitrogênio do ar, processo essencial para a fertilização natural do solo.

O estudo, publicado na revista The ISME Journal, demonstra que o genoma das plantas define quais microrganismos se desenvolvem nos nódulos radiculares. Isso influencia diretamente a quantidade de nitrogênio fixado biologicamente, reduzindo a dependência de fertilizantes industriais nas lavouras.

No experimento, os cientistas utilizaram a espécie Medicago truncatula, parente próxima da alfafa, e testaram 86 cepas do gênero Sinorhizobium em 18 linhagens vegetais. Nessas linhagens, os genes responsáveis pela simbiose foram intencionalmente desativados para observar os efeitos das mutações.

Os resultados mostraram que algumas mutações permitiram que bactérias menos dominantes ocupassem os nódulos, enquanto outras favoreceram cepas já reconhecidas por sua alta eficiência na fixação de nitrogênio. Isso evidencia uma dinâmica seletiva complexa, moldada diretamente pelas características genéticas da planta hospedeira.

A pós-doutoranda Sohini Guha, primeira autora do estudo, explicou que alterações nos genes da planta modificam os critérios de seleção no ambiente do solo. Assim, uma mesma comunidade bacteriana pode ter diferentes vencedores e perdedores dependendo das condições genéticas do hospedeiro.

A pesquisa identificou dezenas de genes bacterianos cuja relevância muda conforme as mutações vegetais, abrindo novas possibilidades para o desenvolvimento de combinações específicas entre leguminosas e rizóbios. Esse avanço pode levar à criação de inoculantes mais eficazes, adaptados a cultivos com múltiplas cepas competindo no solo.

Para países com forte tradição na produção de soja e feijão, a descoberta tem potencial para diminuir a dependência de fertilizantes nitrogenados importados. Esses produtos frequentemente enfrentam oscilações de preço devido a crises energéticas ou tensões geopolíticas, impactando os custos agrícolas.

Além disso, a fixação biológica de nitrogênio contribui para a redução de emissões de dióxido de carbono associadas à fabricação de fertilizantes sintéticos, como a ureia. Esse benefício alinha-se aos esforços globais para mitigar os impactos das mudanças climáticas na agricultura.

Burghardt destacou que entender a interação genética entre plantas e bactérias permite selecionar variedades capazes de sustentar populações estáveis de rizóbios no solo ao longo de vários ciclos de plantio. Essa estabilidade pode reduzir custos, especialmente para pequenos agricultores que dependem de soluções acessíveis.

Conforme noticiado pelo portal Phys.org, decifrar os mecanismos dessa relação simbiótica é um passo crucial para aumentar a produção de proteínas vegetais. Essa abordagem busca atender à demanda global por alimentos de forma mais sustentável, preservando os recursos naturais.