Planta minúscula tornada menor por micróbios

Pesquisas revelam que toda a comunidade do microbioma, incluindo fungos e protistas junto com bactérias, reduz a taxa de crescimento e modifica a morfologia da lentilha de água da planta aquática (Lemna minor). A pesquisa de Mark Davidson Jewell e colegas, publicada em AoB PLANTS, contrasta com descobertas anteriores de que bactérias isoladas podem aumentar o crescimento de lentilha. Os resultados mostram a importância de considerar toda a comunidade microbiana, ou microbioma, ao estudar plantas.

Jardineiros com lagoas podem conheça a lentilha como um problema. É uma pequena planta aquática com uma a quatro folhas, cada uma com menos de um centímetro de comprimento (um terço de polegada) e uma largura de metade disso. Anexado é uma raiz, talvez até 2 centímetros de comprimento. Produz flores minúsculas, com apenas um milímetro de largura, mas a principal forma de multiplicação é por divisão. Quando fica tão grande, ele se divide, efetivamente fazendo um clone de si mesmo.

Esta Reprodução vegetativa pode rapidamente transformar uma pequena colônia de plantas de lentilha em um grande problema. Também poderia tornar a planta extremamente útil para muitas tarefas, como limpar químicos tóxicos or produção de biocombustíveis. Esta é uma das razões pelas quais os botânicos estão interessados ​​em descobrir o que impulsiona ou prejudica o crescimento da lentilha.

Estudos anteriores descobriram que existem bactérias benéficas que podem aumentar o crescimento da lentilha, mas há muito mais no microbioma do que apenas bactérias. O que acontece quando você examina todo o microbioma? Jewell e seus colegas coletaram amostras de lentilha d'água de oito pontos ao redor de Montreal, bem como amostras do microbioma. Eles então removeram os micróbios da lentilha. Após um processo minucioso para remover os micróbios, uma única folha de lentilha foi escolhida de cada local para crescer em uma nova colônia e fazer lotes geneticamente idênticos de lentilha para testar. Assim que tivessem os lotes de lentilhas livres de micróbios, eles poderiam dividir as amostras. Alguns continuaram em condições estéreis, enquanto outros foram reintroduzidos em seus microbiomas.

“Ao contrário da nossa expectativa, a presença do microbioma diminuiu consistentemente a aptidão da planta, em média 12%”, escrevem Jewell e colegas em seu artigo. “Embora vários mutualismos plantas-bactérias e plantas-fungos tenham sido identificados para L. minor, nossos resultados destacam a importância de patógenos, parasitas, competidores e herbívoros na assembléia microbiana”.

Os botânicos ficaram intrigados com o que daria resultados tão diferentes, mas acham que identificaram uma diferença fundamental, as partes do microbioma que não são bactérias. “Dada a discrepância entre nossos resultados e a maioria dos outros estudos semelhantes que isolam o microbioma bacteriano, essas interações negativas são provavelmente impulsionadas pelo componente eucariótico de L. minor’s microbioma. Nossos resultados também estão de acordo com a literatura documentando a importância de patógenos fúngicos e bacterianos (Rejmankova et al. 1986; Underwood e Baker 1991; Zhang et al. 2010; Ishizawa et al. 2017a, 2017b) e competição com algas (van Moorsel 2022) Sobre L. menor crescimento."

A equipe descobriu que o microbioma também afetou o fenótipo, as características que a lentilha-d'água possui. A lentilha-d'água exposta a micróbios tinha folhas menores e raízes mais curtas. Eles escrevem: “Uma possível explicação para essa diminuição no tamanho da folhagem é a presença de algas fotossintéticas que diminuem a disponibilidade de nutrientes por meio da competição direta com L. minor. No entanto, se este foi o principal mecanismo pelo qual o microbioma modificou L. minor fenótipo, então resultaria em aumento do comprimento da raiz, uma resposta plástica onipresente à diminuição da disponibilidade de nutrientes. No entanto, encontramos o oposto, ou seja, raízes mais curtas quando o microbioma estava presente, bem como um aumento na proporção broto/raiz medida como área da folhagem:comprimento da raiz”.

Os resultados demonstram a importância de observar todo o microbioma no ambiente natural. Os autores concluem: “Embora a L. menor microbioma demonstrou incluir importantes associações benéficas com muitas bactérias, sua influência parece ser obscurecida por interações patogênicas, parasitárias e competitivas em nosso sistema, que inclui elementos eucarióticos do microbioma”.

LEIA O ARTIGO
Jewell, MD, van Moorsel, SJ e Bell, G. (2023) “Presence of microbiome decreases fitness and modifies phenotype in the aquatic plant Lemna minor" AoB PLANTS, 15(4), p. rapaz026. Disponível em: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad026.

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Imagem de capa: Lemna minor. Imagem: Canva.