O fósforo é provavelmente um problema para os agricultores no futuro. O uso excessivo significa que pode haver uma escassez desse nutriente vital. Nova pesquisa de Li e colegas, publicada na revista AoB PLANTS, investiga a soja (Glicina max) mudas e como essas mudas respondem à falta de fósforo. A equipe descobriu que a escassez de fósforo provocou mudanças intrigantes no metabolismo e na expressão gênica da soja. A pesquisa ajuda a desvendar as estratégias ocultas que as plantas empregam para sobreviver sob estresse de nutrientes, potencialmente abrindo caminho para culturas mais resistentes e resistentes no futuro.

A soja é o segunda maior fonte de óleo vegetal e uma principal fonte de alimentação animal. Mas não é apenas o soco nutricional que os torna especiais. Estas plantas versáteis podem prosperar em uma variedade de ambientes, incluindo solos salino-alcalinos, tornando-os um excelente modelo para estudar como as plantas resistem a condições adversas.

No entanto, como todas as plantas, a soja precisa de certos nutrientes para sobreviver e fósforo é um deles. Este nutriente vital é, infelizmente, difícil de encontrar em muitos solos, muitas vezes bloqueado devido às atividades de microorganismos e sua tendência de se ligar a íons metálicos. Os agricultores geralmente respondem aplicando fertilizantes ricos em fósforo, mas isso pode levar a impactos ambientais prejudiciais, como eutrofização da água, um crescimento excessivo de algas e esgotamento de oxigênio em corpos d'água.

Li e seus colegas descobriram que a soja combate a deficiência de fósforo por meio de várias adaptações, desde a mudança de suas estruturas físicas até a modificação de seu metabolismo. Uma estratégia de sobrevivência fascinante envolve o gerenciamento de fósforo em suas membranas celulares. Sob deficiência de fósforo, as plantas degradam seus fosfolipídios, a parte rica em fósforo de suas membranas celulares, para obter fósforo. Eles então substituem esses fosfolipídios por diferentes lipídios para manter a estabilidade da membrana.

Eles descobriram isso cultivando um monte de plantas de soja ao ar livre, monitorando cuidadosamente a temperatura e a umidade para garantir que estavam corretas. Cada planta teve seu próprio vaso, preenchido com 2.5 kg de areia. Com cinco semanas de vida, os pesquisadores dividiram os potes em cinco grupos, com um grupo sendo o “ao controle” (não passou por nenhum tratamento).

Os outros quatro grupos foram colocados em dieta. Em vez do habitual prato cheio de nutrientes, eles receberam uma solução com fósforo reduzido por diferentes períodos de tempo, variando de um a quinze dias. Após o tratamento, os cientistas verificaram o crescimento das plantas. Eles lavaram a areia, mediram as raízes e registraram o peso das plantas, frescas e depois de secas em estufa e secadora a vácuo.

Para obter informações ainda mais detalhadas, os pesquisadores trituraram as plantas secas, trataram-nas com um ácido forte e mediram a quantidade de vários elementos nutrientes usando um Espectrômetro. Eles também extraíram uma série de compostos químicos das plantas para estudar a resposta metabólica da planta.

Em seguida, a equipe voltou sua atenção para os genes das plantas. Eles extraíram as plantas RNA, uma molécula que carrega informações genéticas, para criar bibliotecas de material genético. Essas bibliotecas foram então sequenciadas, ou lidas, por uma máquina. Isso dá uma visão detalhada da atividade genética da planta sob estresse de fósforo.

Por fim, para confirmar os resultados, os pesquisadores escolheram aleatoriamente dez genes que apresentavam alterações durante a escassez de fósforo e os testaram novamente com outro método. Tudo isso foi feito para ver como as plantas de soja se adaptavam às condições em que foram colocadas.

Eles descobriram que, sob estresse por deficiência de fósforo, o peso fresco e seco das raízes e o número de nódulos radiculares começaram a diminuir após dois dias, com reduções maiores observadas aos 15 dias. No entanto, raízes mais claras não significam raízes mais curtas. O comprimento da raiz aumentou sob estresse por deficiência de P, com aumento de 30.3% observado após 15 dias de estresse.

O estudo encontrou 61 metabólitos afetados pela deficiência de fósforo, incluindo açúcares/polióis, aminoácidos, ácidos orgânicos, ácidos graxos e substâncias lipídicas.

Esta nova pesquisa abre alguns caminhos intrigantes para entender como as plantas, especificamente a soja, se adaptam à escassez de fósforo. Mais do que apenas um quebra-cabeça biológico abstrato, este estudo tem implicações práticas significativas. Os genes identificados, como GmPS, GmPHT1, GmPAP, GmSPX e GmSQD, podem atuar como pontos críticos de intervenção para aumentar a eficiência do fósforo nas culturas. Isso pode levar a variedades de culturas melhoradas que podem fazer melhor uso dos suprimentos limitados de fósforo, o que tem amplas implicações para a segurança alimentar e a agricultura sustentável.

LEIA O ARTIGO
Li, M., Zhou, J., Liu, Q., Mao, L., Li, H., Li, S. e Guo, R. (2023) “Variação dinâmica da absorção de nutrientes, índices metabolômicos e transcriptômicos da soja (Glicina max) mudas sob deficiência de fósforo" AoB PLANTS, 15(2), p. rapaz014. Disponível em: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad014.