Defesa das plantas de trigo e controle do fungo que causa podridão das raízes estão relacionados com recrutamento de grupos bacterianos específicos na rizosfera

 

A dinâmica da comunidade bacteriana na rizosfera de genótipos de trigo, resistentes e suscetíveis ao fungo que causa a podridão das raízes (Bipolaris sorokiniana), foi avaliada ao longo de ciclos sucessivos de cultivo para identificar grupos bacterianos associados à supressão da doença em uma tese de doutorado. Conforme a doutoranda Mírian Rabelo de Faria, da Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp de Botucatu, orientada pelos pesquisadores da Embrapa Meio Ambiente Wagner Bettiol e Rodrigo Mendes, foram avaliados 14 genótipos de trigo em monocultivo quanto à resistência ao patógeno. 

No trabalho, que contou com a participação de Lilian Abreu Soares Costa, bolsista de pós-doutorado pela Fapesp, foi observada uma redução da severidade da doença (53%) nas plantas do genótipo Frontana (resistente) cultivadas em solo enriquecido com a rizosfera do genótipo Guamirim (suscetível), indicando uma possível indução de supressividade neste solo promovida pelo genótipo susceptível. 

A análise de network revelou uma mudança na estrutura da comunidade por meio dos ciclos, enriquecendo as famílias bacterianas associadas à proteção das plantas e diferentes funções metabólicas. As famílias Chitinophagacea e Rhodospirillaceae foram enriquecidas na rizosfera durante a indução da supressão da doença no solo. 

De acordo com Rodrigo Mendes, com a evolução do conhecimento sobre as interações entre microrganismos x plantas será possível estabelecer estratégias de gestão de comunidades microbianas que sejam supressoras de doenças por meio de seleção de plantas que recrutam e mantêm microbioma benéficos. Além disso, será possível o gerenciamento e projeção do microbioma para elevar a produtividade das culturas, uso de marcadores moleculares das plantas no melhoramento genético e construção de novas funções por meio da manipulação da biologia sintética e o uso de probiótico para manipulação do microbioma e suas atividades de maneira preventiva. 

Os dois genótipos, que apresentaram maior resistência (Frontana e IAC 5 Maringá) ou maior suscetibilidade (Karakilcik e Guamirim) a Bipolaris sorokiniana, foram selecionados para avaliar a dinâmica das comunidades bacterianas da rizosfera em condições de plantio sucessivo sob a influência deste patógeno. 

Conforme Mírian Faria, de maneira geral, os resultados indicaram aumento da progressão da doença nos genótipos resistentes Frontana e Karakilcik e redução nos níveis das doenças nos genótipos susceptíveis IAC 5 e Guamirim ao longo dos ciclos de cultivo, além de ser observada separação das comunidades bacterianas durante os ciclos de cultivo para todos os genótipos, bem como entre os genótipos resistentes e suscetíveis.

Após os cinco ciclos de cultivo, os genótipos mais contrastantes em relação ao progresso da doença (Frontana e Guamirim) foram selecionados para avaliação do efeito protetor da comunidade microbiana. O genótipo com maior índice de severidade da doença (Frontana) foi cultivado no solo previamente enriquecido com a sua própria rizosfera e cultivado como genótipo Guamirim e no bulk soil. 

Os dados metabolômicos mostraram que, quando a rizosfera é invadida pelo patógeno, em solos cultivados em todos os ciclos, o número e a diversidade de compostos são maiores que na ausência do patógeno. Os resultados sugerem que o processo de defesa à doença está correlacionado com o recrutamento de grupos bacterianos específicos na rizosfera desses genótipos. De acordo com Wagner Bettiol, compreender a reorganização da comunidade bacteriana contra os fitopatógenos pode auxiliar em estratégias de manipulação do microbioma e na seleção de microrganismos chave para melhorar o desempenho das plantas. 

A análise do microbioma da rizosfera de genótipos contrastantes de trigo revela que a estruturação da comunidade bacteriana é distinta entre as plantas resistentes e suscetíveis; a planta resistente responde em um primeiro momento de forma mais eficiente à infecção do patógeno. Mas com a evolução dos ciclos de cultivo, a resistência é perdida e o índice de severidade da doença aumenta.

A longo prazo, a planta suscetível Guamirim se torna mais eficiente em relação ao combate ao patógeno permitindo a indução da supressão da doença ao longo dos ciclos.

O efeito protetor do microbioma da rizosfera do genótipo Guamirim sobre a severidade da doença no genótipo com maior progressão da doença foi verificado e o perfil de exsudação das plantas mudou em resposta à infecção causada pelo patógeno e pode ocorrer a síntese de metabólitos defensivos para suprimir os patógenos. 

Pesquisa busca estratégias sustentáveis

Ainda de acordo com Mirian, as pesquisas com microbioma da rizosfera são extremamente importantes tendo em vista que os manejos das grandes culturas, principalmente, estão voltados para o manejo químico e sabemos que esse tipo de manejo tem vários impactos ao ambiente, além das dificuldades no desenvolvimento de novas moléculas e por fim a pressão social para que ocorra a redução do uso destes produtos . “Hoje a busca por estratégias sustentáveis de manejo com o objetivo de minimizar os impactos dos produtos químicos usados no manejo de doenças são extremamente importantes.”, enfatiza Mirian. 

“O microbioma da rizosfera poderá se tornar uma estratégia para proteger as plantas contra doenças a fim de reduzir os efeitos deletérios causados por microrganismos patogênicos. Os estudos com microbioma da rizosfera avaliam o impacto que esses microrganismos têm sobre o desenvolvimento da planta e sobre a proteção contra doenças rediculares. Sabemos que a enorme abundância e diversidade desses microrganismos, especificamente no solo, que é o foco da minha pesquisa, representa uma estratégia de proteção contra patógenos. Esta é uma grande tendência que vem sendo fortemente explorada nos últimos anos e nós trará muitas novidades e novas oportunidades dentro do manejo de patógenos de solo ”, continua a doutoranda.

Essa pesquisa veio elucidar de que forma esse microbioma se comporta em uma planta resistente e em uma planta considerada suscetível, quando o patógenos é adicionado nesse sistema e de que forma o microbioma da rizosfera  se comporta em relação ao patógeno, ajudando a compreender de que forma essas interações  – planta, microbioma e a presença do patógeno – ocorrem, sendo fundamental para desenvolver estratégias para manipulação e recrutamento de um microbioma protetor e benéfico para plantas.

A tese de doutorado de Mírian Rabelo de Faria, da Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp, está disponível aqui. 

Cristina Tordin (MTB 28499)
Embrapa Meio Ambiente