Estudo revela papel fundamental da comunicação planta-bactéria na montagem de um microbioma vegetal saudável
A nutrição e sinalização de nitrogênio durante a simbiose dos nódulos radiculares impactam as assembleias comunitárias. As plantas de lótus cultivadas na presença de nitrogênio inorgânico secretam metabólitos específicos e formam uma comunidade microbiana com baixa conectividade. Plantas de lótus cultivadas em condições permissivas de simbiose secretam metabólitos como flavonóides (1) que induzem a produção do fator Nod em Rhizobiumisolates compatíveis com fixação de nitrogênio (2). Os fatores Nod são reconhecidos pelo hospedeiro Lotus, que inicia uma via de sinalização (3) para acomodar o simbionte. As raízes simbioticamente ativas têm um perfil de exsudato (4) e comunidades microbianas associadas que diferem das plantas cultivadas na presença de nitrogênio inorgânico. Resta determinar como as comunidades bacterianas associadas a plantas simbioticamente ativas impactam o hospedeiro para promover a associação simbiótica e o crescimento das plantas (5). Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47752-0 Num estudo interdisciplinar, os investigadores descobriram que as bactérias simbióticas comunicam com as plantas leguminosas através de moléculas específicas e que esta comunicação influencia quais as bactérias que crescem perto das raízes das plantas. As descobertas fornecem informações sobre como as plantas e as bactérias do solo formam parcerias benéficas para a absorção e resiliência de nutrientes. Estes resultados são um passo para a compreensão de como a comunicação entre as plantas e as bactérias do solo pode levar a associações benéficas específicas que fornecem nutrientes às plantas.
Os resultados em Nature Communications descobrem que bactérias simbióticas fixadoras de nitrogênio podem garantir o domínio entre os micróbios do solo devido à sua comunicação baseada em sinalização com o hospedeiro da planta leguminosa. Os investigadores descobriram que quando as leguminosas necessitam de azoto, enviam das raízes para o solo moléculas específicas que, por sua vez, são reconhecidas pelas bactérias simbióticas para produzir outra molécula, o factor Nod, que é reconhecido reciprocamente pela planta leguminosa.
Quando este reconhecimento mútuo for estabelecido, a planta modificará o painel de moléculas secretadas pelas raízes e, desta forma, afetará o solo no qual as bactérias podem crescer nas proximidades das suas raízes.
Plantas como as leguminosas têm uma relação especial com certas bactérias do solo. Essas bactérias ajudam as plantas a crescer em solos que não possuem muito nitrogênio, convertendo o nitrogênio do ar em uma forma utilizável. Dependendo do nitrogênio disponível no solo, as leguminosas podem estar em diferentes estados:com falta de nitrogênio, em parceria com as bactérias, ou utilizando nitrogênio de fontes inorgânicas como o nitrato.
A simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio já demonstrou afetar o restante dos microrganismos que vivem ao redor das raízes das plantas. No entanto, nem sempre é claro como esta parceria afecta outros micróbios e se depende da quantidade de azoto que a planta possui.
No novo estudo, a equipe descobriu que as comunidades de bactérias ao redor das raízes e no solo circundante diferem dependendo e têm poder preditivo do status de nitrogênio da planta. Além disso, descobriu-se que a troca de sinalização entre a leguminosa e o seu simbionte desempenha um papel crítico na modulação do perfil das moléculas secretadas pelas raízes, influenciando a montagem de um microbioma radicular simbiótico.
Os resultados fornecem informações valiosas sobre a complexa interação entre a nutrição com nitrogênio, a sinalização do fator Nod e a montagem do microbioma radicular. As descobertas enfatizam a importância da simbiose e da nutrição com nitrogênio na formação das interações planta-bactéria, oferecendo aplicações potenciais na agricultura e no crescimento sustentável das plantas.
Este é um exemplo claro de pesquisa interdisciplinar, onde diferentes tipos de especialização em química da Profa Associada da Universidade de Aarhus. Marianne Glasius para analisar exsudados de raízes, em matemática do Prof. microbioma da Prof. Simona Radutoiu permitiu estudos causais complexos de comunidades bacterianas associadas a raízes.
Ao integrar estes diversos campos, os investigadores foram capazes de responder a questões-chave sobre como a nutrição e a simbiose com azoto influenciam as interações entre plantas e bactérias, fornecendo informações valiosas sobre a agricultura sustentável.
