Criadas cepas da bactéria capazes de produzir amônia e excretá-la em altas concentrações, transferindo-a para plantas cultivadas e substituindo fertilizantes químicos convencionais.
Pesquisadores da Washington State University projetaram cepas da bactéria do solo onipresente e fixadora de nitrogênio Azotobacter vinelandii para produzir amônia e excretá-la em altas concentrações, transferindo-a para plantas cultivadas em vez de fertilizantes químicos convencionais. De forma resumida, as cepas da bactéria capazes de produzir amônia e excretá-la em altas concentrações, transferindo-a para plantas cultivadas e substituindo fertilizantes químicos convencionais.
“Apresentamos evidências conclusivas de que a amônia liberada é transferida para as plantas de arroz”, disse Florence Mus, Ph.D., professora assistente de pesquisa do Instituto de Química Biológica da Universidade Estadual de Washington. “Nossa abordagem exclusiva visa fornecer novas soluções para o desafio de substituir fertilizantes industriais por bactérias personalizadas”.
Em outras palavras, essa abordagem poderia mitigar uma importante fonte de poluição ambiental. A pesquisa foi publicada na Applied and Environmental Microbiology , uma revista da Sociedade Americana de Microbiologia.
Os pesquisadores usaram técnicas de edição de genes para projetar A.vinlandii para produzir amônia em um nível constante, independentemente das condições ambientais que cercam a bactéria, e excretá-la em concentrações altas o suficiente para fertilizar efetivamente as plantações.
O uso de técnicas de edição de genes em vez de inserir transgenes no genoma de A.vinlandii permitiu evitar requisitos regulatórios que tornariam o processo de desenvolvimento mais lento, mais difícil e caro.
A motivação científica para a pesquisa foi o interesse em entender melhor a fixação do nitrogênio – ou seja, os processos químicos pelos quais o nitrogênio atmosférico é assimilado em compostos orgânicos como parte do ciclo do nitrogênio. “Nosso trabalho ajuda a fornecer uma compreensão mais completa e fundamental dos fatores que sustentam a expressão gênica em um microrganismo modelo fixador de nitrogênio e define a bioquímica que provoca a excreção de amônia em A.vinelandii “, disse Mus.
A motivação prática para a pesquisa foi reduzir os principais problemas de poluição da água que surgem quando o excesso de fertilizante de nitrogênio é levado para os cursos d’água. Isso causa a proliferação de algas que esgotam o oxigênio e matam peixes e outras formas de vida aquática, criando “zonas mortas” em lagos, rios e extensões de oceano. A zona morta no norte do Golfo do México abrange quase 6.400 milhas quadradas.
Para esse fim, os pesquisadores estão projetando as bactérias para produzir amônia a uma taxa constante. Mas eles esperam poder projetar diferentes grupos de A.vinlandii para produzir amônia em taxas diferentes para atender às necessidades de diferentes espécies de plantas cultivadas. Isso permitiria que toda a amônia produzida fosse usada pelas plantas, em vez de acabar sendo levada para os cursos de água.
“A adoção generalizada bem-sucedida desses biofertilizantes para a agricultura reduziria a poluição, forneceria maneiras sustentáveis de gerenciar o ciclo do nitrogênio no solo, reduziria os custos de produção e aumentaria as margens de lucro dos agricultores e aumentaria a produção sustentável de alimentos, melhorando a fertilidade do solo”, disse Mus.
Pesquisas em andamento no Brasil
Pesquisadores do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), estudam bactérias que promovem o crescimento das plantas. Como foram isolados do solo, esses organismos têm potencial para serem usados como fertilizantes sem causar a poluição das águas e alterações prejudiciais ao próprio solo, como pode ocorrer com fertilizantes químicos.
O estudo coordenado por Juliana Velasco, pesquisadora do LNBR-CNPEM, foi apresentado durante o Workshop Biopharma and Metabolomics, no dia 26 de junho na FAPESP. O projeto é um dos que são financiados no âmbito de um acordo de cooperação entre a FAPESP e a Agilent Technologies.
Depois de isolar bactérias do solo, a equipe de Velasco começou a identificar os chamados compostos orgânicos voláteis (COVs), produtos decorrentes do metabolismo das bactérias que promovem o crescimento de plantas. “O objetivo agora é investigar e entender como o metabolismo da planta se altera por conta dessas moléculas sinalizadoras”, disse Velasco à Agência FAPESP.
Na primeira fase do trabalho, foram usadas duas espécies de plantas modelos, a Arabidopsis thaliana e a Setaria viridis. Os pesquisadores selecionaram cepas bacterianas que mais contribuíram para o crescimento dessas plantas e agora as testam em arroz, ainda em laboratório.
“A princípio, a substituição total de fertilizantes químicos é impossível. Mas com certeza podemos diminuir consideravelmente o uso deles quando utilizamos produtos biológicos”, disse Velasco.
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A meta é desenvolver um bioproduto que possa ser aplicado no solo em forma sólida (como pó) ou líquida, a princípio em culturas como cana-de-açúcar, milho e arroz. Tecnologias semelhantes já são usadas para a fixação de nitrogênio.
Velasco explicou que em boa parte da lavoura de soja brasileira, produtos bacterianos são usados como substitutos aos adubos nitrogenados. O uso em excesso desses fertilizantes é conhecido por causar contaminação do solo e dos ecossistemas aquáticos, além de aumentar a emissão de óxido nitroso, que agrava o efeito estufa.
