Salinidade do solo: bactérias pseudomonados e lignina tornam as culturas mais resistentes

O sal está a degradar discretamente a terra agrícola. Vai-se acumulando com a irrigação, infiltra-se a partir de mares em subida e, com o aquecimento do clima, a acumulação torna-se ainda mais rápida.

Centenas de milhões de hectares já estão afetados em todo o mundo, e a tendência é de agravamento. Em termos gerais, as plantas não lidam bem com o excesso de sal.

Um novo estudo, porém, identificou algo inesperado quando surge stresse salino: certas bactérias do solo aparecem junto às raízes, desencadeiam uma sequência de alterações biológicas e tornam as culturas substancialmente mais resistentes.

O mecanismo observado não coincide com o que se antecipava e pode vir a ser uma das descobertas agrícolas com maior utilidade prática dos últimos anos.

A investigação foi liderada por Yanfen Zheng, da Academia Chinesa de Ciências Agrárias, e contou com contributos de Jonathan Todd, da University of East Anglia, além de outros colaboradores internacionais.

Para perceber como as plantas reagem a condições salinas ao nível microbiano, a equipa analisou microbiomas radiculares em várias espécies agrícolas e diferentes tipos de solo - milho, tomate e colza - procurando padrões que se repetissem.

O impacto do sal

A salinização do solo não é uma preocupação agrícola de nicho. A irrigação, que sustenta grande parte da população mundial, deixa sal para trás sempre que a água evapora do campo.

As terras agrícolas costeiras, por sua vez, enfrentam intrusão de água salgada à medida que o nível do mar sobe. As alterações climáticas aceleram ambos os processos.

O que antes era terreno produtivo vai-se tornando cada vez mais hostil às culturas nele plantadas, e não existe uma solução simples e evidente.

“Acumular sal nas terras agrícolas é um problema grande e cada vez pior - impulsionado pelas alterações climáticas, pela irrigação e pela subida do nível do mar”, disse Todd.

“O sal sufoca o crescimento das plantas, danifica as raízes e afeta gravemente colheitas inteiras - colocando em risco os abastecimentos alimentares globais.”

As plantas não estão totalmente desprotegidas. Para lidar com diferentes tipos de stresse ambiental, recorrem às comunidades microbianas que vivem à volta das suas raízes - o microbioma radicular.

Ainda assim, os detalhes de como estas relações funcionam, se se mantêm consistentes entre diferentes culturas e solos e o que ocorre exatamente a nível biológico têm permanecido pouco claros.

As mesmas bactérias, sempre presentes

Ao comparar várias culturas e vários tipos de solo, a equipa encontrou um padrão repetido. Um grupo de bactérias conhecido como pseudomonados surgia de forma recorrente junto às raízes, mas especificamente quando havia stresse salino.

Essa regularidade aponta para um comportamento ativo das plantas - a “recrutar” bactérias que lhes são úteis - e não para uma coincidência de condições. E a aptidão dos pseudomonados para esse papel parece estar inscrita na sua genética.

Em comparação com outros microrganismos do solo, estes apresentam genes especializados que ajudam a tolerar níveis elevados de sal, incluindo sistemas de transporte de sódio e outros mecanismos de resistência ao stresse. Não estão apenas a sobreviver em ambientes adversos - estão biologicamente preparados para eles.

Para verificar se estas bactérias realmente ajudavam, os investigadores introduziram estirpes de pseudomonados em plantas de soja e observaram os resultados.

As bactérias colonizaram as raízes. E as plantas, tanto em condições de estufa como em ensaios de campo, desenvolveram-se melhor do que as não tratadas no mesmo solo salino - com raízes mais robustas, melhor desenvolvimento e maiores rendimentos.

Uma grande surpresa

Durante décadas, assumiu-se na área que as plantas gerem o stresse salino sobretudo através do controlo do sódio: impedindo que iões nocivos atinjam tecidos sensíveis e mantendo o equilíbrio químico necessário ao funcionamento normal.

Esse tem sido o modelo dominante. No entanto, não foi isso que as bactérias estavam a fazer.

O que estas bactérias pareciam desencadear era a produção de lignina. Se alguma vez se perguntou por que motivo a madeira é dura, a resposta é a lignina - um polímero estrutural que reforça as paredes celulares das plantas, conferindo rigidez e resistência.

Nas plantas tratadas com bactérias e sujeitas a stresse salino, o teor de lignina nas raízes aumentou de forma marcada, em alguns casos em mais de 30 por cento.

“Em vez de ajudar as plantas a gerir o sal diretamente, as bactérias estimularam a planta a produzir mais de uma substância chamada lignina”, disse Todd.

“As raízes das plantas tratadas com bactérias mostraram um aumento significativo do teor de lignina, com algumas medições a subir mais de 30 por cento sob stresse salino.”

Ao reforçar as paredes, a planta torna-se fisicamente mais resiliente - não por excluir o sal, mas por ficar mais robusta perante ele. É um mecanismo diferente daquele que a maioria procurava.

Confirmar que o mecanismo é real

A equipa avançou mais um passo e identificou os genes específicos envolvidos na resposta da lignina. Quando esses genes foram sobre-expressos artificialmente, as plantas prosperaram em condições salinas.

Quando a produção de lignina foi bloqueada por completo, as bactérias deixaram de conseguir ajudar - mesmo estando presentes e a colonizar as raízes de forma normal. A ligação revelou-se, assim, causal e o mecanismo resistiu ao escrutínio.

“Ao aproveitar microrganismos que ocorrem naturalmente, como os pseudomonados, podem ser desenvolvidos tratamentos de base biológica que ajudem as culturas a crescer em solos salinos sem grandes entradas de químicos”, disse Todd.

“Com vastas áreas de terras agrícolas já afetadas pela salinidade e mais áreas sob ameaça, soluções microbianas podem tornar-se uma ferramenta essencial para manter os rendimentos das culturas e garantir a segurança alimentar.”