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.

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+’.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.