O monocultivo pode influenciar a biodiversidade do microbioma na rizosfera?

 

Antes de responder a esta questão, vamos considerar a relação que existe entre as plantas e os microrganismos rizosféricos.

Durante o processo de crescimento a planta absorve água e diversos nutrientes presentes no solo. Estes compostos, a partir também do processo fotossintético, são utilizados para produzir diversos compostos, entre eles açúcares.

Tanto os açúcares como os demais metabólitos, provenientes da bioquímica/fisiologia, são em parte utilizados para o crescimento da planta, outra parte servirá como reserva nutricional e o restante, que pode chegar até a 40% dos fotossintatos, são exsudados (liberados) pelo sistema radicular no solo. O solo que sofre interação direta do sistema radicular é chamado de rizosfera.

Mas qual é a composição destes exsudatos? Por que são considerados fontes nutricionais?

Os exsudatos da raiz são uma mistura complexa de substâncias orgânicas solúveis, que podem conter açúcares, aminoácidos, ácidos orgânicos, enzimas e outras substâncias. A rizosfera também contém lisados celulares, que são liberados quando as células do córtex da raiz são rompidas por danos mecânicos, ação microbiana, infecção fúngica ou o surgimento de raízes laterais que rompem a epiderme da raiz. Estes compostos podem ser utilizados pelos microrganismos como nutrientes e impactar no seu crescimento e desenvolvimento.

A composição dos exsudatos radiculares é afetada diretamente pela interação das características endógenas da planta, como: forma de crescimento, espécie, idade e características funcionais; bem como pelas interações bióticas exógenas como: comunidade microbiana na rizosfera, herbívoros e plantas vizinhas. Ainda podem ser modulados por fatores abióticos como: condições climáticas e fatores físico-químicos do habitat. 

Os exsudatos radiculares como açúcares, esteróis, aminoácidos e ácidos orgânicos afetam o pH do solo rizosférico e solubilizam nutrientes ligados a minerais. Este complexo de produtos químicos tem a capacidade de moldar a comunidade microbiana da rizosfera.

Como apresentado, é esperado que cada espécie vegetal tenha um comportamento fisiológico distinto, produzindo e disponibilizando nos solos diferentes produtos provenientes do seu metabolismo primário e secundário. Então podemos pensar que diferentes compostos químicos (fontes de carbono e nutrientes) serão acessados (metabolizados) por diferentes grupos microbianos, o que confere diversidade aos microrganismos presentes em solos com cobertura vegetal diversificada.

No entanto, quando pensamos em sistemas intensivos de monoculturas como milho, soja, cana-de-açúcar, esperamos que os exsudatos radiculares apresentem menor variabilidade, consequentemente haverá uma menor diversidade de microrganismos nestes sistemas. 

Assim, as plantas recrutam os microrganismos do solo a partir da liberação de compostos químicos que são utilizados como fontes de carbono, nutrientes e fatores de crescimento. E sim, o monocultivo pode afetar a biodiversidade do microbioma da rizosfera, basicamente, entre outros fatores, pelo tipo de exsudato que é lançado no solo. E esta seleção microbiana, poderá representar problemas para as lavouras. Mas este é assunto para uma outra postagem.

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Fontes:

Root exudate composition of grass and forb species in natural grasslands | Scientific Reports (nature.com)

Root Exudates - an overview | ScienceDirect Topics

Root exudates: from plant to rhizosphere and beyond - PubMed (nih.gov)

Frontiers | Vulnerability of Soil Microbiome to Monocropping of Medicinal and Aromatic Plants and Its Restoration Through Intercropping and Organic Amendments | Microbiology (frontiersin.org)