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O diálogo entre Bradyrhizobium japonicum e fungos benéficos como vantagem na produção da Soja

Atualizado: Ago 5

Por Márcia Leite Mondin

04/08/20



Raízes de soja (Glycine max) em campo, com formação de nódulos devido o estabelecimento da relação simbiótica planta-rizóbio. (SoluBio, 2019).

Com a supersafra de soja (Glycine max) 2019/20, o Brasil ultrapassa novamente os Estados Unidos em relação ao posto de maior produtor mundial deste grão. Segundo relatório de monitoramento agrícola, a estimativa é que nossa produção alcance o recorde histórico de 120,9 milhões de toneladas, acréscimo de 5,1% em relação ao ano passado (CONAB, 2020). Esse indicativo revela que, a fronteira agrícola da soja está cada vez mais promissora, no Brasil e no mundo. Entretanto, para o contínuo aumento da produção agrícola, será demandada uma maior produtividade por hectare. Fato esse, que nos leva à necessidade de aumento na eficiência do uso de micro e macronutrientes que estão presentes no solo.

A inoculação de Bradyrhizobium japonicum (rizóbio) em soja, tem sido extensivamente descrita como benéfica, por se tratar de uma bactéria com capacidade de fixar e fornecer nitrogênio atmosférico para a planta, através de uma relação simbiótica que desencadeia a formação de órgãos especializados, os nódulos, nas raízes de leguminosas (família Fabaceae). O que muitos não sabem é que o sistema de comunicação, utilizado pelos vegetais, desenvolve um papel crucial nessa relação de forte interação, entre planta e microrganismo (Sugiyama et al., 2008).

Sim, as plantas possuem um sofisticado sistema de comunicação com os microrganismos.

É conhecido, por exemplo, que o estabelecimento da simbiose planta-rizóbio ocorre nos nódulos, onde o Bradyrhizobium converte nitrogênio atmosférico em amônio contribuindo para a formação dos aminoácidos, o que é muito benéfico para as plantas hospedeiras. Em troca, plantas fornecem para as bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico os fotoassimilados, tal como carboidratos (Preell and Poole, 2006). A intercomunicação por meio de sinais químicos, entre planta hospedeira e Bradyrhizobium é altamente específica, e é indispensável para o desenvolvimento de nódulos funcionais. Essa sofisticada cascata de sinalização começa com a secreção de flavonoides nas raízes da planta hospedeira, que são reconhecidas pela proteína NodD, sintetizadas pela bactéria. Esse reconhecimento leva a indução sucessiva da expressão do gene nod, para produzir as segundas moléculas sinalizadoras, os lipocito-oligossacarídeos (LCO), também conhecidos como fatores nodais (Firmim et al., 1986). Assim os fatores nodais, percebidos pelos receptores na planta hospedeira, induzem vários eventos de sinalização/comunicação, resultando finalmente na formação dos nódulos nas raízes de leguminosas (Sugiyama et al., 2008; Renee et al., 1987). No caso da soja, a oratória da comunicação é iniciada através da liberação dos exsudatos pela raiz. Moléculas, como a genisteína e daidzeína, funcionam como sinais, no início da comunicação química, entre a planta e o Bradyrhizobium japonicum (Sugiyama et al., 2008).

O silencioso diálogo entre as plantas e microrganismos, também traz enormes benefícios para o status nutricional dos vegetais, em ambientes desfavoráveis. Como exemplo, podem ser citadas situações em que micro ou macronutrientes estão em excesso ou em falta. Essa comunicação pode ser potencializada se um maior número de microrganismos for introduzido na conversa. No caso de Bradyrhizobium, vem sendo demonstrado que a co-inoculação de plantas com misturas de fungos benéficos, produz efeitos sinérgicos. Em estudo recente, analisou-se o efeito da co-inoculação da soja com o Bradyrhizobium japonicum cepa E109, fixador de N, e o fungo de biocontrole Trichoderma harzianum cepa Th5cc (Iturralde et al., 2020).

Foi observado uma forte correlação entre a produção de auxinas por T. harzianum Th5cc, e o aumento da nodulação por Bradyrhizobium japonicum cepa E109, mesmo na presença de altas doses de nitrato. Sugerindo que a possível liberação do fitohormônio por T. harzianum Th5cc, na rizosfera de soja, pode induzir cascatas de reações bioquímicas, necessárias para a nodulação por B. japonicum E109, mesmo em situações de estresse. Embora o N seja um nutriente essencial às plantas, altas concentrações de N mineral no solo, inibem a nodulação e a fixação biológica do nitrogênio (Collino et al., 2015; Nova-Franco et al., 2015). Dentre os mecanismos inibitórios à nodulação devido às altas concentrações de N, uma das razões pode estar associada às alterações de pH ocorridas na rizosfera, considerando que o rizóbio apresenta alta sensibilidade às condições inadequadas de pH no solo e na rizosfera (Farias et al., 2016). Portanto, a comunicação entre Bradyrhizobium japonicum e T. harzianum, mostra-se como vantajosa na preservação da fertilidade do solo, já que as plantas co-inoculadas, com ambos os microrganismos, possibilitam a fixação de N atmosférico, mesmo em solos com relativa abundância desse nutriente (Iturralde et al., 2020).

Outro caso, bastante interessante de ser discutido é o aumento de biomassa em plantas de soja mesmo em solos pobre em N e P (Wang et al., 2011). Segundo os pesquisadores existe uma comunicação tripartite entre bactéria-fungo-planta que se vale da co-inoculação de soja com Bradyrhizobium e o fungo micorrízico arbúscular Glomus mosseae, o qual garante um aumento de biomassa em cultivares, que já possuem genótipo favorável a expressão de estruturas radiculares bem desenvolvidas (Wang et al., 2011). O mecanismo sinérgico/bioquímico que estabelece o aumento da biomassa, através da co-inoculação entre Bradyrhizobium e fungo Glomus mosseae, ainda não está bem esclarecido. De todo modo, os resultados demonstram novas perspectivas para a aplicação prática da co-inoculação de rizóbios e fungos, na soja cultivada em campo.

Esses achados são apenas a ponta do iceberg, dentro de todo um potencial existente nas relações sinérgicas entre bactéria-fungo-planta. Nota-se, portanto, que a obtenção de melhorias na produção de biomassa e rendimento da colheita, tem por trás do cenário uma comunicação silenciosa e eficiente entre plantas e microrganismos e que a discussão que envolve o tema está apenas começando na era da Nova Revolução Verde.

Referências:

COLLINO, D. J.; SALVAGIOTTI, F.; PERTICARI, A.; PICCINETTI, C.; OVANDO, G.; URQUIAGA, S.; RACCA, R.W. Biological nitrogen fixation in soybean in Argentina: relationships with crop, soil, and meteorological factors. Plant Soil. v. 392, p. 239– 252, 2015.

CONAB. Companhia nacional de abastecimento. Acompanhamento de safra brasileiro – grãos: Décimo levantamento, julho 2020 – safra 2019/2020. Brasília: Companhia Nacional de Abastecimento. 2020. Disponível em: http://www.conab.gov.br. Acesso em: 27 jul. 2020.

ITURRALDE, E. T.; STOCCO, M. S.; FAURA, A.; MÓNACO, C. I.; CORDO, C.; PÉREZ-GIMÉNEZ, J.; LODEIRO, A. R. Coinoculation of soybean plants with Bradyrhizobium japonicum and Trichoderma harzianum: Coexistence of both microbes and relief of nitrate inhibition of nodulation. Biotechnology Reports. v. 26, 2020. DOI: 10.1016/j.btre.2020.e00461

FARIAS, T. P.; TROCHMANN, A.; SOARES, B. L.; MOREIRA, F. M. S. Rhizobia inoculation and liming increase cowpea productivity in Maranhão State. Acta Scientiarum Agronomy. v.38, n. 3, p.387-395, 2016.

FIRMIN, J. L.; WILSON, K.; ROSSEN, L. Flavonoid activation of nodulation genes in Rhizobium reversed by other compounds present in plants. Nature. v. 324, p. 90–92, 1986. DOI: 10.1038/324090a0

NOVA-FRANCO, B.; ÍÑIGUEZ, L. P.; VALDÉS–LÓPEZ, O.; ALVARADO-AFFANTRANGER, X.; LEIJA, A.; FUENTES, S. I.; RAMÍREZ, M.; PAUL, S.; REYES, J. L.; GIRARD, L.; HERNÁNDEZ, G. The Micro-RNA172c-APETALA2-1 Node as a Key Regulator of the Common Bean-Rhizobium etli Nitrogen Fixation Symbiosis. Plant Physiology. v. 168, p. 273– 291, 2015.

PRELL, J., POOLE, P. Metabolic changes of rhizobia in legume nodules. Trends Microbiol. v. 14, p. 161–168, 2006. DOI: 10.1016/j.tim.2006.02.005

KOSSLAK, R. M.; BOOKLAND, R.; BARKEI, J.; PAAREN, H. E.; APPELBAUM, E. R. Induction of Bradyrhizobium japonicum common nod genes by isoflavones isolated from Glycine max. Proceedings of the National Academy of Sciences. v. 84, n. 21, p. 7428-7432, 1987.; DOI:10.1073/pnas.84.21.7428

SUGIYAMA, A.; SHITAN, N.; YAZAKI, K. Signaling from soybean roots to rhizobium: An ATP-binding cassette-type transporter mediates genistein secretion. Plant Signal Behav. 2008. v. 3, n.1, p. 38 - 40. DOI: 10.4161/psb.3.1.4819.

WANG, X.; PAN, Q.; CHEN, F.; YAN, X.; LIAO, H. Effects of co-inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi and rhizobia on soybean growth as related to root architecture and availability of N and P. Mycorrhiza, v. 21, p. 173 - 181, 2011. DOI: 10.1007/s00572-010-0319-1

Como citar este artigo: Márcia Leite Mondin. O diálogo entre Bradyrhizobium japonicum e fungos benéficos como vantagem na produção da Soja. SoluBio Tecnologias Agrícolas LTDA. (https://www.solubio.agr.br/post/o-silencioso-di%C3%A1logo-entre-bradyrhizobium-japonicum-e-fungos-ben%C3%A9ficos-como-vantagem-na-produ%C3%A7%C3%A3o-da). Publicado em 04 de agosto (2020).

Márcia Leite Mondin

Doutora em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP.

Reflete sobre o mundo dos agentes microbiológicos e seu uso para uma agricultura mais sustentável.

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