A ‘vida social’ das plantas
Interações vegetais com micro-organismos

Programa de Pós-graduação em Biologia Comparada
Universidade Estadual de Maringá (PR)

Talvez, você já tenha tido a sorte de ver uma abelha carregando pólen ou um beija-flor sugando o néctar de uma flor. Mas, no reino vegetal, essas belas imagens mostram só uma diminuta fração da intensa ‘vida social’. Grande parte das interações das plantas ocorre de modo invisível para nós, por meio de associações com bactérias e fungos do solo, em uma relação ‘toma lá, dá cá’: as plantas fornecem açúcares a esses micro-organismos e, em troca, recebem nutrientes. O estudo dessa ‘network verde’ tem grande potencial para a agricultura e indústria.

CRÉDITO: IMAGENS ADOBE STOCK

Apesar de ser encontrado em maior concentração na atmosfera, o nitrogênio não pode ser assimilado pelas plantas na forma gasosa. São as bactérias presentes no solo que fazem a conversão desse gás em nitrato (NO3) e amônio (NH4+), os quais são absorvidos e assimilados pelas plantas.

Exemplo disso são as espécies da família Fabaceae (leguminosas). A associação delas com bactérias do solo não é só benéfica para a planta, mas também para as bactérias em associação – tecnicamente, essa interação é denominada simbiose.

Nessa associação, as plantas fornecem aos micro-organismos açúcares produzidos na fotossíntese – e transportados até as raízes por meio de tecidos condutores (floemas). Em troca, as bactérias convertem o nitrogênio atmosférico em amônia, que é assimilada pelas plantas.

Para que essa simbiose entre leguminosa e micro-organismo se estabeleça, é necessário que as bactérias fixadoras do nitrogênio (por exemplo, as do gênero Rhizobum) cheguem às raízes da planta.

Essa migração ocorre porque as rizobactérias – que realizam simbiose com as plantas – são ‘atraídas’ para esse local por meio de compostos secundários secretados pelas raízes, como flavonoides e betaínas. Essa secreção ativa genes tanto das leguminosas (nodulinos) quanto das bactérias (genes de nodulação).

Essa comunicação química entre os dois organismos induz a formação dos nódulos de fixação do nitrogênio nas raízes da planta hospedeira.

Essa comunicação química entre os dois organismos induz a formação dos nódulos de fixação do nitrogênio nas raízes da planta hospedeira

A essa altura, vale enfatizar que essa é só uma das várias interações que as plantas realizam. Além de bactérias, elas se associam a outros organismos, como fungos – como veremos adiante – e insetos visitadores (figura 1). E mesmo com plantas vizinhas, por meio da chamada   (liberação de compostos químicos) – para mais informação sobre este último tópico, ver seção ‘Leia+’.

Figura 1. Em A, árvore com epífitas, plantas que usam outras plantas apenas como suporte; em B, muda de mamoeiro-bravo (Jaracatia spinosa) com fungos; em C, planta jovem de jacarandá (Machaerium brasiliense) com nódulos da associação com bactérias nas raízes

Crédito: Cedido pela autora

Exemplo de interação que ocorre com uma leguminosa muito comum na dieta brasileira, o feijão. Quando há essa associação, ela se dá por meio da comunicação química ‘tradicional’: a secreção pela planta de compostos atrativos para as bactérias fixadoras de nitrogênio, que leva à formação de nódulos, no qual ocorrerá a fixação de nitrogênio (figura 2).

A presença de nódulos nas raízes é um indicativo da associação das bactérias fixadoras do nitrogênio e a planta. Essa associação pode ser favorecida por fatores ambientais, como a baixa disponibilidade de nitrogênio no solo. Portanto, em um solo adubado artificialmente, onde há bastante disponibilidade desse elemento químico, a interação provavelmente não ocorrerá.

Figura 2. Raízes de feijão (Phaseolus vulgaris L.), da família Fabaceae; as setas indicam que os nódulos estão presentes nas raízes laterais, mais finas

Crédito: Cedido pela autora

Sem nódulos

Nem todas as interações entre plantas e bactérias fixadoras de nitrogênio levam a formação de nódulos. Assim, bactérias não patogênicas – que não causam doenças – podem estar em associação com as raízes de plantas, colonizando a rizosfera (região do solo em torno das raízes) e sem a formação de nódulos.

Bactérias não patogênicas – que não causam doenças – podem estar em associação com as raízes de plantas, colonizando a rizosfera (região do solo em torno das raízes) e sem a formação de nódulos

Nesse caso, a interação pode ocorrer em plantas como milho e cana-de-açúcar. Entre as espécies mais estudadas desses micro-organismos, que habitam a rizosfera, estão os gêneros Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Enterobacter e Pseudomonas.

Pesquisas mostram que as rizobactérias, além de promoverem o crescimento do vegetal, produzem fitormônios (auxina, por exemplo), favorecem a absorção de nutrientes pelas plantas (como nitrogênio e fósforo) e atuam na defesa vegetal, controlando agentes patogênicos.

Além de se associarem às plantas, como simbiontes, há bactérias que podem ser saprófitas de vida livre – estes últimos, micro-organismos sem clorofila que obtêm seus alimentos a partir de tecidos (no caso, vegetais) mortos ou em decomposição.

Assim, são saprófitos fungos e bactérias que secretam enzimas, realizando a decomposição de materiais, como lignina, celulose, proteínas, carboidratos e lipídios, produzindo compostos que podem ser reabsorvidos. Portanto, organismos saprófitos são importantes para a reciclagem de materiais no planeta.

Mais associações

Outro tipo de interação com organismos do solo é a associação denominada micorrízica, que ocorre entre raízes de plantas e fungos não patogênicos. Várias dessas interações já foram identificadas, e as mais estudadas são as do tipo ectomicorrízico (ECM) e o micorrízico arbuscular (AM).

As hifas (‘filamentos’) dos fungos AM podem se associar à raiz e penetrar o interior da célula vegetal. Já os fungos ECM apenas envolvem as raízes, mas sem adentrar suas células.

A associação micorrízica é um fenômeno natural, ocorrendo em ecossistemas agrícolas e florestais. Estima-se que quase 80% das plantas realizem esse tipo de interação, encontrada em culturas agrícolas e, muitas vezes, necessária para o estabelecimento de espécies florestais, como pinheiros (Pinus), em florestas temperadas, e pau-d’alho (Gallesia integrifolia), em florestas tropicais.

A associação micorrízica é um fenômeno natural, ocorrendo em ecossistemas agrícolas e florestais

A colonização do fungo ECM ocorre preferencialmente em plantas arbóreas, enquanto os fungos AM se associam com a maioria das plantas terrestres, tanto agrícolas quanto florestais.

Nesses dois casos de colonização, há vantagem para ambos os organismos: a planta hospedeira fornece açúcares (fotoassimilados), transportados das folhas para as raízes, e os fungos micorrízicos, além de ampliar a área de contato da raiz com o solo, favorecem a absorção de água e nutrientes (principalmente, do fósforo).

Os fungos AM pertencem ao filo Glomeromycota, sendo o gênero Glomus o mais frequente. Esses micro-organismos coevoluíram com as plantas, auxiliando-as na colonização do ambiente terrestre. Os fungos ECM pertencem aos filos Ascomycota e Basidiomycota.

A associação micorrízica envolve um sistema de sinalização em que tanto o fungo quanto a planta liberam moléculas sinalizadoras, que propiciam o reconhecimento, contato e a colonização da planta.

Fitormônios e metabólitos

Em condições de menor concentração de fósforo no ambiente, a planta secreta moléculas que favorecem a associação micorrízica. Estudos revelam que os fitormônios estão envolvidos nessa associação simbiótica. Um deles, estrigolactona (SL), promoveria, na rizosfera, a associação micorrízica arbuscular, estimulando a germinação dos esporos, bem como o crescimento e a ramificação das hifas.

Para o estabelecimento da associação ectomicorrízica, o envolvimento de fitormônios também estaria relacionado ao sucesso simbiótico planta-fungo. Por exemplo, o fitormônio auxina promoveria a acidificação da parede celular, o que facilitaria a colonização pelo fungo simbionte.

Outros hormônios vegetais também parecem estar envolvidos na associação micorrízica, como citocinina, etileno e ácido abscísico.

Além disso, metabólitos secundários liberados pelas raízes promoveriam o crescimento dos fungos micorrízicos. Pesquisas mostram que flavonoides produzidos pelas raízes atuariam como molécula sinalizadora para a interação simbiótica planta-fungo micorrízico – assim como os fitormônios, estimulariam a germinação de esporos e o crescimento das hifas.

Além disso, metabólitos secundários liberados pelas raízes promoveriam o crescimento dos fungos micorrízicos

Fatores ambientais podem desfavorecer a associação micorrízica, como seca e redução da luminosidade, o que pode afetar processos metabólicos vegetais, como a fotossíntese, ocasionando menor crescimento das raízes e diminuição dos nutrientes produzidos pela planta.

Na agricultura e indústria

Além da associação micorrízica, outras interações planta-fungos não patogênicos têm sido alvo de pesquisas. É o caso dos fungos endofíticos, organismos que colonizam tecidos internos saudáveis de plantas vivas, sem causar quaisquer sintomas de doença nas plantas hospedeiras.

Fungos endofíticos são conhecidos por pertencerem a diferentes filos, como Ascomycota, Basidiomycota, Mucoromycota e Oomycotan. Os gêneros mais citados são Aspergillus, Fusarium, Diaporthe, Piriformospora e Penicillium.

Esses endófitos podem ser encontrados nas raízes, nos brotos e nas folhas de plantas e desempenham diferentes funções no ecossistema, como tolerância ao estresse ambiental, aumento do crescimento e desenvolvimento de seu hospedeiro.

Esses endófitos podem ser encontrados nas raízes, nos brotos e nas folhas de plantas e desempenham diferentes funções no ecossistema, como tolerância ao estresse ambiental, aumento do crescimento e desenvolvimento de seu hospedeiro

Além disso, os fungos endofíticos são fonte de compostos bioativos, como alcaloides, quinonas, flavonoides, ácidos fenólicos e quininos, com diversas aplicações na agricultura, indústria de alimentos e produtos farmacêuticos.

A bioprospecção de fungos endofíticos pode propiciar a descoberta de novos produtos farmacêuticos com propriedades anticancerígenas, antifúngicas, antimicrobianas e antioxidantes.

Na agricultura, os endófitos podem auxiliar as plantas na tolerância ao estresse ambiental, promovendo o crescimento e a manutenção da saúde delas, por meio da produção tanto de compostos bioativos que estimulam a defesa quanto de fitormônios.

Como vimos, a ‘vida social’ das plantas é muito mais ativa do que aquela que podemos perceber a olho nu – por exemplo, na interação plantas-insetos ou plantas-pássaros. Grande parte das interações das plantas com o ambiente – inclusive com outros vegetais – ocorre de forma invisível, mas é fundamental não só para o crescimento, a saúde e defesa da própria planta, mas também para o equilíbrio sustentável do ecossistema em que ela se encontra.

PASTORINI, Lindamir Hernandez. Alelopatia em plantas – interação e vantagem competitiva no reino vegetal. Ciência Hoje, n. 401, 2023.

GUTJAHR, Caroline. Phytohormone signaling in arbuscular mycorhiza development. Current Opinion in Plant Biology, v.20, p. 26-34, 2014.

TAIZ, Lincoln et al. Fisiologia e Desenvolvimento Vegetal. 6ª edição. Porto Alegre: Artmed,2017.

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