Parece que os biólogos são ótimos em criar -omas. Há o genoma, o conjunto completo de informações genéticas contidas no DNA de uma planta. Há o transcriptoma, a soma de todo o RNA expresso pelo genoma, que pode dizer quais genes estão ativos. Alguns biólogos estão agora estudando o ionoma, mas qual é o íonvem?

O ionoma é definido como a composição elementar de uma estrutura subcelular, célula, tecido, órgão ou organismo. Inclui todos os elementos (exceto hidrogênio, H e oxigênio, O), sejam essenciais ou não essenciais à vida, em qualquer forma química em que ocorram. Ionomics é o estudo do ionoma.

Os biólogos estudaram os efeitos do genótipo e do ambiente na composição elementar das plantas por muitos anos. O que torna a ionômica especial é que ela é o estudo de muitos elementos simultaneamente, em vez de apenas um elemento por vez. Cada planta não precisa apenas de nutrientes, ela precisa desses nutrientes em um equilíbrio específico. Se não conseguirem equilibrar seus nutrientes, as plantas têm um desempenho pior e podem até morrer.

Portanto, um fator importante em seu jardim é plantar plantas que possam equilibrar os nutrientes do solo e aplicar cuidadosamente os fertilizantes. Por exemplo, o fósforo é geralmente considerado um bom nutriente para uma planta, mas tem muito e pode prejudicar a capacidade de uma planta de absorver outros nutrientes, como zinco ou manganês, que também precisa do solo.

Como o ionoma inclui mais do que íons, na verdade é um nome impróprio e algumas pessoas preferem o termo “elementoma”. Nutricionistas de plantas às vezes se referem ao “ionome funcional”, ou seja, os 14 elementos (além de carbono, C, H e O) necessários às plantas: nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), cloro (Cl), boro (B), ferro (Fe), manganês (Mn), cobre (Cu), zinco (Zn), níquel (Ni) e molibdênio (Mo). Alguns autores também se referem a isso como “nutrioma”. Outra subdivisão do ionoma é o “metaloma”, que compreende “espécies metálicas e metaloides”. Este termo tem seu próprio jornal, Metalômica.

Figura 1. Painel do (A) Relações entre os termos ionoma, elementome, metaloma, ionoma funcional e nutrioma. (B) Tabela periódica dos elementos ilustrando os elementos metálicos, metalóides e não metálicos, com os elementos minerais essenciais para a nutrição das plantas indicados por pontilhados.

Há pessoas trabalhando no mesmo problema, mas usando termos diferentes. Isso importa se sabemos que todas as palavras significam basicamente a mesma coisa? Decidi pesquisar na literatura para descobrir.

Em 5 de julho de 2021, pesquisei na Coleção Principal da Web of Science com os termos “(ionoma ou elementoma ou nutrioma ou metaloma ou ionômica ou elementômica ou nutriômica ou metalômica) e (planta ou raiz ou caule ou folha ou folhas ou broto ou fruto ou semente ou grão)”. Isso retornou 380 artigos (excluindo correções) sobre plantas. A maioria deles eram artigos originais. Cerca de 15% eram revisões ou editoriais.

O termo mais popular foi “ionome/ionomics”, que ocorreu em 326 artigos, seguido de “metallome/metallomics”, que ocorreu em 52 artigos. Os termos “elementome/elementomics” e “nutriome/nutriomics” ocorreram em apenas 3 e 4 artigos, respectivamente. O uso desses termos cresceu em popularidade (Fig. 2) desde o primeiro uso da palavra “ionoma” em um artigo de Kendal Hirschi (2003), mas seu uso é claramente muito menor do que o uso de “genoma/genômica”, “transcriptoma/transcriptômica”, “proteoma/proteômica” ou “metaboloma/metabolômica”, que têm uma história mais longa (Fig. 2).

Figura 2. Painel do (A) O número de artigos listados na Web of Knowledge Core Collection sobre ionômica (ionômica, elementômica, nutriômica ou metalômica) de plantas a cada ano desde 2000. (B) O número de artigos listados na Web of Knowledge Core Collection em genômica, transcriptômica, proteômica, transcriptômica ou ionômica desde 1960.

David Salt (Universidade de Nottingham) foi o autor de 27 dos artigos recuperados pela pesquisa e seus colaboradores Ivan Baxter (Donald Danforth Plant Science Center) e Bret Lahner (Purdue University) foram autores de 23 e 11 artigos, respectivamente. Outros autores que contribuíram com um número significativo de artigos incluem Marco Aurélio Zezzi Arruda (Universidade Estadual de Campinas, 13 artigos), Toshihiro Watanabe (Hokkaido University, 12 artigos), Takuro Shinano (Hokkaido University, 10 artigos) e Philip White (James Hutton Instituto, 10 artigos). Os países mais ativos publicando sobre “ionômica” são os EUA e a China, o que pode simplesmente refletir o maior investimento desses países em ciência vegetal.

Aproximadamente metade dos artigos recuperados abrangia a área de “Ciências Vegetais”, 17% eram da área de “Agricultura”, 15% da área de “Ecologia” e 12% da área de “Biologia Molecular”. Quase um terço dos artigos descrevia a biogênese da Arabidopsis, enquanto outro terço focava nos cereais arroz, trigo, milho e cevada (Fig. 3). Outras plantas bem estudadas incluem brássicas, soja e tomate. Curiosamente, um número maior do que o esperado de artigos dos EUA focava na Arabidopsis e um número maior do que o esperado de artigos da China focava em cereais, em particular o arroz.

Figura 3. Painel do Os ionomas funcionais de diferentes espécies de plantas. O ionoma da cevada é dominado pelo potássio (K). O ionoma da beterraba contém muito magnésio (Mg). O ionoma do repolho é caracterizado pela abundância de cálcio (Ca) e enxofre (S). O ionoma do trevo branco tem relativamente mais nitrogênio N do que outras espécies. Dados de Neugebauer et al. (2018).

Está claro a partir de estudos recentes que os ionomas diferem entre as espécies de plantas (Fig. 4). O conhecimento detalhado dos distintos ionomas das espécies de plantas e genótipos dentro das espécies de plantas melhorou nossa compreensão de as respostas das plantas às deficiências nutricionais e o desenvolvimento de diagnósticos para estes, ecologia vegetal e o nicho biogeoquímico , genética da aquisição de nutrientes e transporte dentro das plantas, a evolução da composição elementar da planta, a escolha de espécies para a fitorremediação de solos contaminados e estratégias para melhorar a nutrição mineral de humanos e animais. Os estudos das interações entre os elementos têm fornecido informações vitais para uma maior compreensão desses assuntos.

Figura 4. Painel do A porcentagem de artigos listados na Web of Knowledge Core Collection sobre ionômica, elementômica, nutriômica ou metalômica de plantas que incluíram menção explícita das plantas listadas.

No entanto, você pode encontrar esses papéis? Quais termos você procura?

Com a nutriômica sendo usada apenas em três ou quatro artigos, usar esse termo em um novo artigo é um pouco arriscado. Quando outras pessoas procurarem pesquisas recentes, elas se lembrarão de incluir 'nutriome' em sua pesquisa? Os artigos que serão citados e terão impacto sobre outros cientistas são os artigos que usam a mesma terminologia.

Se o número de artigos publicados anualmente sobre ionômica seguir a tendência atual, haverá cerca de 55 artigos em 2021 e cerca de 75 em 2025. Pode haver muito mais em 2050, especialmente se instrumentos baratos para análise simultânea de vários elementos tornar-se disponível. Graças à bibliometria, podemos ver que há um futuro para pesquisas sobre a composição elementar das plantas que precisa de um termo. A mesma bibliometria também nos diz qual termo a maioria das pessoas usará – ionômica.