Uma planta de feijão começa a lutar para continuar viva quase no instante em que rompe a superfície do solo. Nos primeiros dias, antes de as raízes avançarem o suficiente para alcançar água e nutrientes de forma constante, a muda recém-germinada enfrenta um nível alto de stress.
Calor intenso, terra ressecada e baixa qualidade do solo podem eliminar grandes quantidades de plântulas antes mesmo de o agricultor perceber um crescimento vigoroso na lavoura.
Pesquisadores agora identificaram uma característica pouco visível que ajuda o feijão-comum a atravessar esse período inicial. A descoberta pode apoiar o desenvolvimento de culturas que suportem melhor a seca e precisem de menos fertilizante.
A importância das culturas de feijão
O feijão está entre as culturas alimentares mais relevantes do mundo. Entre os tipos mais comuns estão vagem, feijão pinto, feijão preto e feijão vermelho.
Apesar das diferenças de aparência nas prateleiras, todos pertencem à mesma espécie e, do ponto de vista biológico, funcionam de maneira muito semelhante.
Em 2024, a produção global de feijão-seco chegou a cerca de 28,9 milhões de toneladas métricas (31,9 milhões de toneladas curtas, medida usada nos EUA). Para milhões de pessoas, em escala mundial, o feijão é uma fonte essencial de proteína, fibra e ferro.
Por isso, a sobrevivência das plântulas é um tema crítico. Mesmo perdas pequenas no começo do ciclo podem afetar o produtor no bolso.
Plântulas de feijão costumam falhar no começo
Para quem cultiva, as perdas no início da estação são frequentes.
“Uma planta jovem é altamente suscetível à seca, a pragas e à falta de nutrientes enquanto a plântula se estabelece”, afirmou Alexander Bucksch, autor sénior do projeto e professor associado da Escola de Ciências Vegetais da Universidade do Arizona.
“Isso tem um grande custo económico para os produtores”, acrescentou Bucksch. “À medida que a seca e o calor aumentam, a mortalidade de plântulas pode ser muito maior.”
Os pesquisadores estimam que, em geral, 5 a 20 por cento das plântulas não chegam a se tornar plantas adultas.
Pelos radiculares das plantas
As raízes são estudadas há décadas, mas observar com clareza o que ocorre abaixo do solo sempre foi complicado.
“Por mais de um século, o que acontece sob o solo, nas raízes de uma planta, foi em grande parte uma ‘caixa-preta’ na agricultura”, explicou Bucksch.
“O solo é opaco. Simplesmente não dá para ver através dele a olho nu ou com uma câmara comum”, disse Bucksch. “Além disso, o solo é rico em ferro, o que interfere em métodos de imagem convencionais.”
Diante dessa limitação, a equipa precisou criar novas ferramentas para analisar raízes de feijão em escala microscópica. Eles recorreram a sistemas de imagem especializados e a um software desenvolvido pelo grupo, chamado DIRT/μ - abreviação, em português, de Imagem Digital de Características de Raízes em Microescala.
Com esse software, os pesquisadores conseguiram detectar diferenças discretas em estruturas minúsculas das raízes - detalhes que técnicas de imagem tradicionais provavelmente não captariam.
Novas células na raiz do feijão são identificadas
Com esse conjunto de ferramentas, o grupo reconheceu estruturas novas, unicelulares, que se formam nas raízes das plântulas de feijão no subsolo. Eles as batizaram de pelos em gancho.
Essas células pequenas e curvas surgem nas raízes muito antes dos pelos radiculares comuns e podem ajudar a planta jovem a absorver nutrientes, reter água e, possivelmente, até a se defender de pragas nocivas que vivem no solo.
O que mais surpreendeu a equipa foi o momento em que aparecem. Em geral, os pelos radiculares padrão só surgem de cinco a 10 dias após a germinação. Já os pelos em gancho foram observados em apenas três dias.
Isso altera a forma como os cientistas interpretam o crescimento inicial das plantas.
Derrubando suposições antigas
A hipótese de que, nas primeiras semanas, a plântula vive apenas das reservas guardadas na semente talvez não conte toda a história.
“Nós descobrimos que esses pelos em gancho começam a captar nutrientes como fósforo e nitrogénio do solo muito mais cedo”, disse Bucksch.
Fósforo e nitrogénio estão entre os nutrientes mais importantes para o crescimento vegetal. Com frequência, o agricultor os fornece por meio de fertilizantes, mas o preço desses insumos subiu de forma acentuada nos últimos anos, e o uso excessivo pode poluir rios e lençóis freáticos.
Se as culturas conseguirem, por natureza, “agarrar” nutrientes mais cedo, a agricultura pode se tornar mais barata e mais eficiente.
Células da raiz do feijão feitas para proteção
Os pelos em gancho parecem ir além da absorção de nutrientes. Os pesquisadores observaram que essas estruturas possuem uma via ativa de suberina. A suberina é um material ceroso usado pelas plantas para controlar o movimento de água e proteger tecidos contra o ressecamento.
Essa camada pode ajudar as plântulas de feijão a resistir a temperaturas elevadas do solo e a condições secas antes que o sistema radicular esteja completamente desenvolvido.
A equipa também encontrou indícios de que, em nível molecular, essas células não são iguais aos pelos radiculares comuns.
“O estudo é importante por demonstrar que nem a genética nem a fenotipagem, isoladamente, conseguem determinar um tipo celular; elas precisam ser consideradas em conjunto”, disse Sergio Alan Cervantes Pérez, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Bucksch, responsável pela parte de bioinformática do trabalho.
Segundo Bucksch, os pesquisadores avaliaram desde a atividade genética até o formato das células para confirmar a descoberta. Eles constataram que a via de suberina nas células em gancho é irreversível, e não apenas um estado temporário.
Plantas, pelos radiculares e seca
O formato pontiagudo em forma de gancho chamou a atenção dos cientistas por outro motivo. Acima do solo, plantas já usam estruturas em gancho como mecanismos de defesa. Pelos vegetais na parte aérea, chamados tricomas, podem prender ou afastar insetos como pulgões.
Agora, os pesquisadores suspeitam que esses pelos em gancho subterrâneos também possam atuar contra pragas no solo.
“Suspeitamos que esses pelos em gancho subterrâneos, pontiagudos, possam conseguir prender e matar nematoides nocivos, uma das maiores causas de perdas agrícolas nos EUA”, disse Bucksch.
Nematoides são vermes microscópicos que atacam as raízes e geram prejuízos de milhares de milhões de dólares por ano em danos às culturas.
O grupo pretende testar essa hipótese em seguida e, ao mesmo tempo, investigar por que o feijão-comum evoluiu pelos em gancho, enquanto a soja não.
“Estamos particularmente interessados em entender por que o feijão-comum evoluiu pelos em gancho e por que eles não existem em culturas como a soja. Isso pode ser a chave para aproveitar essa adaptação e ajudar a desenvolver culturas mais resilientes ao clima”, disse Bucksch.
O estudo completo foi publicado na revista Science Advances.
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