Embora a importância da microbiota intestinal na nossa saúde seja comumente aceita, a da microbiota do solo na saúde das plantas permanece pouco reconhecida. E mais, num contexto de resistência a condições extremas. Biólogos da Universidade de Nottingham (Reino Unido) colaboraram com uma equipe da Universidade do Kansas (Estados Unidos) para abordar o assunto. Seu trabalho, publicado na revista Microbiologia da Naturezadestacou a impressionante capacidade da microbiota do solo para se adaptar à seca, permitindo assim uma melhor sobrevivência das plantas no caso de um novo episódio de seca.
A microbiota do solo se adapta em caso de seca
Em primeiro lugar, os investigadores da Universidade do Kansas queriam estudar solos com uma ampla gama de precipitação (entre 400 e 1200 mm de chuva por ano). Selecionaram, portanto, seis pradarias, distribuídas de oeste a leste no Kansas, um estado agrícola com 640 km de extensão. Eles identificaram os microrganismos residentes em cada um desses solos a partir do DNA presente nas amostras. Esta caracterização mostrou que as bactérias Actinomicetota E Bacilota eram mais numerosos em solos que recebiam pouca chuva, enquanto as bactérias Pseudomonadota E Acidobacteriota estiveram mais presentes em solos que receberam muita chuva.
Além desta diversidade de espécies, a análise de DNA revelou diferenciação genética dentro de espécies bacterianas. Em terras secas, alguns dos genes identificados “têm funções adaptativas conhecidas, como resposta ao estresse do ácido fenólico e manutenção das funções celulares durante a deficiência de ferro e o estresse oxidativo (oxidação causando envelhecimento celular, nota do editor)“, escrevem os autores desta pesquisa.
Mas os cientistas queriam ir mais longe e determinar se estas adaptações eram apenas transitórias ou se foram preservadas ao longo do tempo.
Um impacto que permanece ao longo do tempo, apesar das interrupções
Os biólogos então submeteram os solos a um experimento de “condicionamento” de cinco meses. Os vasos contendo cada tipo de solo foram deixados vazios ou plantados com Tripsacum dactyloidesuma grama nativa do Kansas, também chamada de “grama grama”, então sujeita à seca ou à rega abundante. Os resultados foram inequívocos: qualquer que fosse o condicionamento, os sinais de adaptação não desapareceram, a composição bacteriana e as diferenciações genéticas reflectiam exactamente os resultados obtidos antes das perturbações hídricas.
Este fenómeno, denominado “memória ecológica do solo”, confirma que a precipitação influencia a expressão genética dos microrganismos e que estas marcas são preservadas e herdadas apesar de perturbações (por exemplo, uma estação chuvosa).
“Esta resiliência funcional cria o potencial para que os efeitos da herança microbiana influenciem as respostas do hospedeiro. (a planta, nota do editor) às mudanças ambientais, incluindo a resiliência das plantas a futuras secas“, explicam os autores.
Uma capacidade de adaptação transmitida às plantas
O que é ainda mais surpreendente é a capacidade da microbiota do solo de transmitir esta resistência às plantas. Na verdade, a equipa de investigação conseguiu demonstrar que esta adaptação microbiana foi transmitida às plantas e melhorou a sua sobrevivência em condições áridas.
Mais precisamente, foram coletadas e analisadas as gramíneas plantadas nos diferentes solos. O sequenciamento de RNA das raízes revelou então que a microbiota submetida à seca alterou a expressão dos genes das plantas, incluindo genes que regulam a transpiração e a eficiência intrínseca do uso da água.
“Estes resultados mostram que os microrganismos associados à baixa precipitação melhoram a resistência do Tripsacum à seca. concluem os autores, embora o mecanismo de transmissão desta informação adaptativa ainda não esteja elucidado.
Esta descoberta representa um ponto de viragem para a gestão dos ecossistemas agrícolas e naturais, uma vez que sabemos agora que a história do solo pode afectar a sobrevivência e a resiliência das plantas. Com as secas a tornarem-se mais frequentes e severas devido às alterações climáticas, este avanço poderá tornar possível o cultivo de plantas em climas muito secos. No entanto, o que foi demonstrado sobre a erva selvagem nativa não parece ser transponível como é para o milho, uma espécie de cultura domesticada, o que sugere uma resposta diferente dependendo do hospedeiro.