Adaptação ao Estresse de Plantas: A União Fundamental com a Microbiota do Solo

No blog de hoje reunimos diversas substâncias produzidas pela microbiota do solo que ajudam as plantas na adaptação ao estresse.

Você acompanhou uma jornada pelo fascinante mundo da adaptação ao estresse de plantas e sua relação simbiótica com os micro-organismos do solo.

Reunimos todos personagens de nossos artigos anteriores, aqui neste blog, proporcionando uma visão completa do assunto.

Desde os sinais químicos de indução de resistência até a diminuição dos efeitos tóxicos de metais pesados, permitindo que as plantas enfrentem os desafios mais adversos!

Introdução

A adaptação ao estresse é essencial para a sobrevivência das plantas em ambientes desafiadores.

Imagine que as plantas são como super-heróis que precisam enfrentar desafios em seu ambiente.

Assim como os super-heróis, as plantas também enfrentam situações estressantes em seu dia a dia, como altas temperaturas, falta de água, doenças e até mesmo a presença de substâncias tóxicas no solo.

Esses desafios podem prejudicar, e muito, o seu crescimento e desenvolvimento!

No entanto, as plantas contam com mecanismos especiais de adaptação a esses estresses, uma espécie de superpoderes que as ajudam a lidar com essas situações difíceis.

E como todo herói precisa do seu parceiro, assim entra a colaboração com os micro-organismos do solo, que são como os ajudantes dos super-heróis.

Esses micro-organismos, como bactérias e fungos, vivem no solo e têm habilidades especiais que podem ajudar as plantas.

Por exemplo, produzindo ou induzindo a produção de substâncias que as tornem mais resistentes e até que ajudem na absorção de nutrientes.

Portanto, vamos rever cada um dos personagens dessa história e suas habilidades especiais:

Esquema mostrando os mais diversos mecanismos e substâncias envolvendo a adaptação ao estresse pelas plantas.

Assim fica fácil lembrar de tudo, não é mesmo?

Agora vejamos por partes!

Primeiro os envolvidos na resposta à ambientes de seca e alta salinidade:

Ácido Abscísico

O ácido abscísico (ABA) é um hormônio vegetal muito importante na adaptação das plantas ao estresse hídrico.

Ele regula respostas fisiológicas em condições adversas, como fechamento dos estômatos, evitando a perda de água.

E os micro-organismos do solo podem influenciar a produção e a ação do ABA!

Como o Bacillus cereus, uma bactéria conhecida tanto pela produção quanto pela indução de produção interna pela própria planta.

A regulação adequada do ABA é crucial para a sobrevivência das plantas, evitando respostas excessivas ou insuficientes ao estresse.

Essa interação contribui para a aumentar a capacidade das plantas de se adaptarem ao estresse, garantindo sua saúde e produtividade em ambientes desafiadores.

Produção de Exopolissacarídeos

Os exopolissacarídeos (EPSs) têm um significado importante na resposta ao estresse das plantas.

Isso porque esses polímeros de carboidratos (açúcares), produzidos por algumas bactérias e fungos no solo, desempenham várias funções na proteção das plantas contra o estresse e na manutenção da saúde do solo.

Eles atuam como uma espécie de escudo, formando uma camada protetora ao redor das raízes, que pode ajudar a minimizar os efeitos adversos do estresse, como a seca e a salinidade.

Os gêneros de bactérias Azospirillum, Rhizobium e Pseudomonas são os principais produtores de EPSs, além de alguns fungos arbusculares

Além disso, eles promovem a agregação do solo, melhorando sua estrutura e capacidade de retenção de água e nutrientes.

E como se não bastasse, também estimulam a formação de biofilmes microbianos, que desempenham um papel importante na ciclagem de nutrientes e na interação entre os micro-organismos e as plantas.

Em resumo, os EPSs produzidos pelos micro-organismos do solo desempenham um papel crucial na resposta ao estresse das plantas, fornecendo proteção, melhorando a estrutura do solo e promovendo interações entre a microbiota e as plantas.

ACC deaminase

A ACC deaminase é uma substância produzida por certos micro-organismos presentes no solo, desempenhando um papel importante na regulação hormonal.

Um importante personagem trata-se de um fungo, o Trichoderma asperellum, sendo ele capaz de disponibilizar a ACC deaminase, quando presente no solo

Essa enzima ajuda as plantas a lidar com condições difíceis, como falta de água ou excesso salino.

Ela faz isso reduzindo a quantidade de um hormônio chamado etileno, que pode prejudicar o crescimento e desenvolvimento das plantas nessas situações.

Com o etileno regulado, as plantas conseguem crescer melhor e se adaptar aos estressores do ambiente!

Ácido Salicílico

Aqui o papel muda um pouco.

O ácido salicílico (AS) atua na resposta das plantas ao estresse de um modo um pouco diferente.

Ele age como um sinalizador interno, desencadeando uma série de respostas de defesa nas plantas quando elas estão sob condições adversas, como o ataque de patógenos, gerando uma indução de resistência.

O AS pode ser produzido naturalmente pelas próprias plantas em resposta ao estresse, sendo uma parte importante de seu sistema de defesa.

No entanto, alguns micro-organismos podem induzir a produção de AS nas plantas ou aumentar sua eficiência de sinalização, intensificando assim as respostas de defesa.

Como é o caso do Colletotrichum tofieldiae, um fungo endofítico que estabelece uma simbiose com as raízes da planta, induzindo a produção de AS.

Essa interação benéfica com os micro-organismos do solo para obtenção do AS fortalece a resistência das plantas, permitindo uma melhor resposta contra patógenos!

Entendendo essa primeira parte agora vamos falar sobre outra classe de estressores, envolvidos diretamente com a química do solo.

Degradação de Agroquímicos

Os micro-organismos do solo desempenham um papel crucial na degradação de agroquímicos, como pesticidas e herbicidas.

Eles possuem enzimas especializadas que quebram esses compostos em formas menos tóxicas, como por exemplo na degradação biológica do glifosato!

A degradação biológica do glifosato pode ocorrer por diferentes vias metabólicas, podendo ser pela via do ácido aminometilfosfônico (AMPA) e a pela via da sarcosina.

Sendo convertido em fosfato e glicina pelo AMPA ou degradado em glicina e outros compostos, pela sarcosina.

Isso beneficia as plantas, reduzindo a exposição a substâncias residuais prejudiciais e promovendo um solo mais propício para o seu crescimento.

Produção de Sideróforos

Os sideróforos desempenham uma função essencial na aquisição de ferro pelas plantas, especialmente em solos com baixa disponibilidade desse elemento.

Essas moléculas orgânicas são secretadas por micro-organismos do solo em resposta à escassez de ferro e têm uma alta afinidade pelo íon férrico (Fe3+).

Ao se ligarem ao ferro, os sideróforos formam complexos estáveis, tornando-o solúvel e facilitando sua absorção pelas raízes das plantas.

Os sideróforos aumentam a disponibilidade de ferro no ambiente radicular, fornecendo uma fonte adicional desse nutriente essencial, principalmente em solos pobres de ferro, nos quais a absorção direta pelo sistema radicular das plantas pode ser limitada.

E nisso as bactérias do gênero Pseudomonas são verdadeiras aliadas!

É o caso da P. aeruginosa, que é conhecida por sua capacidade de produzir sideróforos como a pioverdina.

Além do mais, a interação entre os sideróforos produzidos pelos micro-organismos do solo e as plantas pode promover uma maior eficiência na aquisição de ferro.

As raízes das plantas são capazes de reconhecer e internalizar os complexos de sideróforo-ferro, permitindo que as plantas utilizem eficientemente esse nutriente vital para seu crescimento e desenvolvimento.

Portanto, os sideróforos desempenham um papel essencial na aquisição de ferro pelas plantas, facilitando a absorção desse nutriente!

E isso nos leva a falar de uma função importante: a imobilização e redução da toxicidade dos metais pesados no solo.

Diminuição da toxicidade de metais pesados

Os micro-organismos do solo também têm um papel importante na proteção das plantas, reduzindo a toxicidade dos metais pesados no solo.

Eles conseguem interagir com esses metais e transformá-los em formas menos prejudiciais, por processos como a quelação, imobilização e biossorção.

Uma maneira que os micro-organismos fazem isso é produzindo substâncias que se ligam aos metais, formando complexos estáveis, por exemplo com o cádmio.

Esses complexos ajudam a diminuir a quantidade de metais pesados disponíveis no solo, o que reduz o risco de serem absorvidos pelas plantas e causa danos.

Além disso, os micro-organismos também podem mudar a forma química dos metais pesados, tornando-os menos tóxicos, podemos citar o Bacillus aryabhattai.

Essa bactéria é capaz de produzir a arsenato redutase, uma enzima capaz de diminuir a toxicidade do arsênio.

Essas interações com a microbiota ajudam a proteger as raízes das plantas e a manter a saúde química no solo.

Conclusão

Em resumo, ter uma variedade de substâncias que ajudam a diminuir o estresse nas plantas, algumas atuando no mesmo sentido e outras complementando-as. Veja:

Esquema contendo todas as substâncias envolvidas com adaptação aos diferentes estressores em plantas citadas em blogs anteriores. O tamanho e a cor das barras indica o nível de envolvimento da substância com a função relacionada.

O ideal seria que todas estivessem presentes, ou ao menos a parte delas, agindo como verdadeiras “defensoras” das plantas, ajudando as plantas a se adaptar e fortalecer diante de situações desafiadoras.

Portanto, ficou claro a importância de contar com os mais diversos mecanismos de adaptação aos estressores ambientais.

E ficou ainda mais claro que isso só é possível graças a uma biodiversidade microbiana presente no solo.

Pensando nisso, a Biome4all possui o serviço mais completo para identificar e traçar estratégias personalizadas em relação a microbiota do seu solo, o FULLBIO.

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Autoria: Marcos Cabral e Estácio Odisi da BIOME4ALL.

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