A produtividade agrícola tem aumentado significativamente nas últimas décadas devido a tecnologias avançadas e uso intensivo de recursos naturais. No entanto, este processo de cultivo incluiu o uso excessivo de pesticidas e fertilizantes, resultando em graves problemas ambientais. Para atender à crescente demanda por alimentos, a agricultura precisa buscar sistemas de produção mais eficientes e sustentáveis.
A natureza tem um papel crucial na solução destes problemas, com pesquisas em andamento para compreender as interações entre plantas e microrganismos, visando substituir agroquímicos por soluções mais amigáveis ao meio ambiente. A fim de aumentar a produtividade e preservar recursos naturais, é fundamental explorar as relações de simbiose entre plantas e microrganismos.
Como resultado, as bactérias rizosféricas se tornaram uma ferramenta valiosa na agricultura, já que são capazes de melhorar o crescimento e a saúde das plantas, além de serem benéficas para o meio ambiente.
O que são rizobactérias ou bactérias rizosféricas?
Bactérias rizosféricas são microrganismos que habitam a rizosfera, uma área próxima à raiz das plantas e formam uma relação simbiótica com elas, oferecendo inúmeros benefícios para a agricultura. Esta área é caracterizada por interações únicas entre raízes de plantas e microrganismos do solo, influenciadas pelos exsudados radiculares das plantas.
As rizobactérias também são conhecidas como Rizobactérias Promotoras do Crescimento de Plantas (PGPR), e podem ajudar a melhorar o crescimento das plantas, aumentando a absorção de nutrientes e contribuindo com o sistema imunológico. Além disso, as bactérias rizosféricas também podem ajudar as plantas a se adaptarem a condições adversas, como secas, temperaturas extremas e pragas.
Em resumo, as rizobactérias são importantes para o crescimento saudável das plantas, e sua presença é influenciada pelos exsudados radiculares e atuam de várias formas para promoverem um maior crescimento ou produção da cultura.
Mecanismos diretos na promoção do crescimento das plantas
Fixação biológica de nitrogênio (FBN): A Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) é um processo pelo qual o nitrogênio é convertido em formas que podem ser usadas pelas plantas. O N é um nutriente importante para o crescimento e a produtividade das plantas. A FBN é realizada por microrganismos com enzimas nitrogenase e é influenciada pela concentração de oxigênio. Os organismos fixadores de nitrogênio incluem bactérias simbióticas fixadoras de N2 e não-simbióticos, como cianobactérias, Azospirillum, Azotobacter e Paraburkholderia.
Solubilização de fosfatos: O fósforo é um nutriente essencial para as plantas, mas é limitado e encontrado em concentrações baixas no solo. As plantas só são capazes de absorver fósforo na forma monobásica e dibásica. Algumas bactérias rizosféricas têm a capacidade de solubilizar fósforo do solo através da liberação de ácidos orgânicos, o que pode ser uma alternativa para melhorar a eficiência da aplicação de fertilizantes fosfatados e aumentar a produtividade agrícola.
Solubilização de potássio: O potássio é um macronutriente importante para o crescimento das plantas, atuando em processos como fotossíntese e regulação de enzimas. Deficiências de potássio resultam em plantas com pouco desenvolvimento e menor produção. Recentemente, foram identificadas bactérias capazes de solubilizar minerais como o potássio, aumentando assim a sua disponibilidade no solo e a produtividade. Estas bactérias, conhecidas como rizobactérias, produzem ácidos orgânicos que solubilizam o potássio, e gêneros como Bacillus, Burkholderia e Sphingomonas já foram relatados como solubilizantes de potássio.
Produção de fitohormônios: Os fitohormônios são pequenas concentrações de moléculas orgânicas que regulam a expressão de genes ligados ao crescimento e desenvolvimento de plantas. Algumas bactérias da raiz, como B. amyloliquefaciens, Azospirillum, Klebsiella, Bacillus, Lysinibacillus, Arthrobacter e Rahnella, são capazes de produzir fitohormônios que influenciam na fisiologia das plantas aumentando sua absorção de nutrientes e minerais. Essas bactérias afetam diferentes tipos de fitohormônios incluindo auxinas, citocininas, giberelinas, ácido abscísico, etileno e ácido jasmônico, aumentando o volume radicular, a taxa de respiração da raiz da planta e o fluxo de prótons na membrana radicular.
Auxinas: Fitohormônios, incluindo auxinas, são moléculas orgânicas importantes que regulam o crescimento e desenvolvimento das plantas. Uma auxina importante produzida por rizobactérias é o ácido indol-3-acético (AIA), que afeta principalmente o sistema radicular, melhorando a nutrição da planta e sua capacidade de crescer. Além disso, o AIA também atua como uma molécula importante na sinalização e interação planta-microrganismo, bem como na modulação e tolerância ao estresse abiótico pelas rizobactérias.
Citocininas: As citocininas são fitohormônios importantes que derivam da adenina e influenciam a divisão celular, formação radicular adventícia, formação foliar e prevenção da senescência em plantas. A zeatina é uma das mais conhecidas citocininas produzidas por microrganismos associados a plantas, como Rhizobium leguminosarum e Bradyrhizobium japonicum. Atualmente, mais de 30 compostos diferentes de citocininas foram encontrados em plantas, produzidos por diversas espécies de microrganismos.
Giberellinas: As giberelinas são uma classe de fitohormônios que regulam o crescimento das plantas, incluindo germinação de sementes, floração, formação de frutos e altura da planta. Elas também estimulam a absorção de íons na planta e ajudam a aumentar o rendimento. Diversas espécies de bactérias PGPR, como Azotobacter, Bacillus, Pseudomonas e Rhizobium, produzem giberelinas e têm sido utilizadas para estimular a germinação de sementes.
Ácido abscísico: O artigo discute o ácido abscísico (ABA), um fitohormônio importante na fisiologia das plantas, especialmente nas respostas ao estresse biótico e abiótico. A ABA regula a expressão de genes relacionados ao estresse, atua como antitranspirante durante a seca, controla o crescimento radicular e teor de água, e pode ser aumentada por aplicação exógena. Algumas rizobactérias, como Azospirillum brasilense, Arthrobacter koereensis, Bacillus amyloliquefaciens e B. licheniformis, já demonstraram capacidade de produzir ABA.
Produção de exopolissacarídeos e biofilmes: As rizobactérias formam estruturas celulares microbianas chamadas biofilmes que se aderem à raiz das plantas. Esses biofilmes protegem as plantas do estresse externo, aumentam a disponibilidade de água e nutrientes, e melhoram o crescimento. Além disso, os exopolissacarídeos produzidos pelas rizobactérias ativam a resposta de defesa da planta contra patógenos e ajudam a mitigar o estresse salino. Alguns PGPRs, como Rhizobium leguminosarum, liberam exopolissacarídeos e a sua aplicação é promissora para combater a seca e o estresse salino, aumentando assim a segurança alimentar global.
Rizobactérias: uma ferramenta valiosa para a produtividade e sustentabilidade da agricultura
As rizobactérias são uma alternativa biotecnológica para a agricultura, graças a seus mecanismos moleculares que melhoram a saúde e o rendimento das plantas. Inoculantes baseados em rizobactérias são uma alternativa sustentável na agricultura, aumentando o rendimento e reduzindo os custos de produção. Além disso, as rizobactérias podem ajudar a reduzir o uso de fertilizantes químicos, pesticidas e reguladores, contribuindo para uma agricultura mais ecológica. Mais pesquisas são necessárias para entender como as rizobactérias atuam sob diferentes condições ambientais e culturas, e encontrar cepas adequadas a diferentes cenários.
Referências: VELASCO-JIMENEZ, Antonio et al . Bacterias rizosféricas con beneficios potenciales en la agricultura. Terra Latinoam, Chapingo , v. 38, n. 2, p. 333-345, jun. 2020 . Disponible en <http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-57792020000300333&lng=es&nrm=iso>. accedido en 31 enero 2023. Epub 20-Jun-2020. https://doi.org/10.28940/terra.v38i2.470.
