- Ter, 15 Out 2013 17:11:00 -0300
Grupo de pesquisa CNPq-Repensa desvenda segredos de bactéria altamente eficiente em fixação do nitrogênio com a cultura do feijoeiro
O feijão ocupa um papel de destaque na alimentação dos brasileiros, sendo uma fonte importante de proteínas para a população. O rendimento médio nacional da cultura, porém, está entre os mais baixos do mundo e o nitrogênio representa um dos principais fatores limitantes.O feijão ocupa um papel de destaque na alimentação dos brasileiros, sendo uma fonte importante de proteínas para a população. O rendimento médio nacional da cultura, porém, está entre os mais baixos do mundo e o nitrogênio representa um dos principais fatores limitantes. Mas esse cenário pode mudar. Grupo de pesquisadores do CNPq-Repensa desvendaram os segredos de uma bactéria que se revelou altamente eficiente na fixação biológica do nitrogênio com a cultura.
Dra. Mariangela Hungria, Coordenadora do projeto CNPq-Repensa
Mariângela Hungria explica que o nitrogênio é um nutriente que pode ser fornecido, basicamente, por duas fontes, os fertilizantes, ou pelo processo de fixação biológica do nitrogênio (FBN). A fixação biológica é um processo natural em que algumas bactérias podem fornecer o nitrogênio necessário ao desenvolvimento das plantas. A principal contribuição ocorre entre bactérias denominadas coletivamente de rizóbios e plantas leguminosas, como é o caso do feijoeiro. Na parceria bactéria-planta são formadas estruturas típicas nas raízes, os nódulos, onde as bactérias são alojadas e estabelecem a “fábrica de nitrogênio”. No caso do feijoeiro, o grupo de pesquisadores tem trabalhado com uma bactéria que tem um desempenho excepcional a campo.
Raiz de feijoeiro nodulada com a estirpe PRF 81.
As pesquisas com essa nova estirpe de bactéria tiveram início em 1992, quando a estirpe PRF 81 foi isolada de um solo do Paraná. Desde então, pesquisas e avaliações de eficiência agronômica conduzidas pela Embrapa Soja e pelo IAPAR verificaram grande eficiência em fixar nitrogênio e estabilidade genética da PRF 81, o que resultou, em 1998, na autorização pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) para o seu uso em inoculantes comerciais, passando a receber a denominação de SEMIA 4080. Desde então, vários grupos de pesquisa e de transferência de tecnologia vêm coletando histórias de sucesso com essa bactéria, que consegue fornecer nitrogênio para rendimentos de 2.000 kg/ha ou superiores, dispensando o uso de fertilizantes nitrogenados. Muito importante é o fato de que as histórias de sucesso vêm desde assentamentos rurais até grandes produtores.
Além de ser um sucesso comercial, o grupo também descobriu que a bactéria apresenta um excelente desempenho em condições de estresse por temperatura e déficit hídrico. Inicialmente foi realizado um mapa proteômico e outro estudo identificou as proteínas expressas em temperaturas elevadas. As pesquisas atraíram a atenção da comunidade científica e os resultados foram publicados nas prestigiosas revistas Proteomics e BMC Microbiology. As principais proteínas identificadas serão agora objeto de estudo, com ênfase na aplicação em tecnologias de tolerância a estresses ambientais.
A ciência verde e amarela não parou por ai. Em dezembro de 2012 a equipe, fortemente apoiada por outro projeto do CNPq, desta vez um bilateral Brasil-México, completou o genoma dessa bactéria e de outra estirpe comercial, a SEMIA 4077 (=CIAT 899), e o artigo resultante consta da lista de trabalhos mais consultados na revista BMC Genomics. Dentre as várias novidades reveladas nesse estudo, tem-se a indicação de uma história evolutiva intrigante, que revelou grande proximidade genética entre Rhizobium tropici e agrobactérias patogênicas, que causam tumores em raízes de plantas, trazendo prejuízo aos agricultores. Em algum ponto da evolução, há milhões de anos, houve uma divisão entre as “bactérias do bem” e as “bactérias do mal” e essa informação diferenciada está compartimentalizada em plasmídeos, que são estruturas de DNA independentes do cromossomo, e conseguem se multiplicar e ser transferidas para outras bactérias. Foi interessante observar que o plasmídeo das estirpes estudadas é altamente conservado, tendo sido transmitido para outros rizóbios geneticamente relacionados, permitindo simbioses mais eficientes com o feijoeiro.
Outra surpresa foi o número elevado de genes da PRF 81 classificados como xenobióticos, relacionados à degradação de vários compostos orgânicos e inorgânicos. Com isso, abrem-se caminhos para estudos sobre a utilização dessa estirpe para a biodegradação, por exemplo, de agrotóxicos.
A relevância das descobertas foi tão elevada e foram tantas as novidades desvendadas no genoma da PRF 81, que resultaram na descrição de uma nova espécie, aprovada nesta segunda semana de junho pelo comitê internacional de taxonomia. É muito importante não se esquecer do passado, razão pela qual a nova espécie foi denominada como Rhizobium freirei, uma homenagem do grupo ao prof. João Ruy Jardim Freire, pioneiro e grande incentivador da FBN no Brasil desde a década de 1950.
Sem dúvida os resultados das pesquisas têm projetado cientificamente o grupo brasileiro em nível internacional. Mas o grupo de pesquisa enfatiza “Acreditamos que o ponto mais crítico de todas essas pesquisas seja a divulgação, entre os agricultores, dos benefícios da inoculação com a PRF 81 que, agora “desvendada”, traz a segurança de que carrega vários genes benéficos ao agronegócio brasileiro”.
O grupo de pesquisa sempre foi apoiado pelo CNPq e, agora, tem o suporte de um projeto CNPq-Repensa. É constituído por pesquisadores de centros da Embrapa, pelo IAPAR, por universidades públicas e privadas e por indústrias de inoculantes.
Equipe de Popularização da Ciência
popciencia@cnpq.br
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