Quem é você pra derramar meu mugunzá? O que bactérias da Caatinga podem nos ensinar sobre o controle de múltiplos fitopatógenos

Quem é você pra derramar meu mugunzá?

A frase é bem-humorada, mas ajuda a traduzir um problema bastante sério da agricultura: uma planta não enfrenta apenas um inimigo.

Ao longo de seu ciclo, diferentes microrganismos podem encontrar condições favoráveis para colonizá-la, causar doenças e comprometer seu desenvolvimento e sua produtividade.

Na soja, por exemplo, Fusarium solani e Fusarium graminearum estão associados a podridões radiculares; Corynespora cassiicola causa a mancha-alvo; Sclerotinia sclerotiorum, o mofo-branco; e Colletotrichum truncatum, a antracnose.

São patógenos diferentes, com biologias diferentes e diferentes formas de interagir com as plantas.

Então podemos reformular a pergunta:

quem está derramando o mugunzá?

A resposta pode não ser apenas um.

E isso cria um desafio interessante para o controle biológico: encontrar microrganismos que não atuem necessariamente contra um único alvo, mas que apresentem potencial para interferir em diferentes fitopatógenos.

E se procurássemos microrganismos capazes de enfrentar vários deles?

Essa foi uma das perguntas que orientaram nosso trabalho recentemente publicado na Acta Scientiarum. Agronomy, no qual investigamos bactérias epifíticas de plantas nativas da Caatinga como potenciais agentes de biocontrole contra fungos fitopatogênicos.

Mas, em vez de começar procurando esses microrganismos em uma lavoura, fomos buscá-los em um dos ambientes mais singulares do Brasil:

a Caatinga.

Nossa atenção estava voltada para a filosfera, o ambiente formado pela superfície das partes aéreas das plantas e pelos microrganismos que vivem associados a ela.

E não escolhemos uma única espécie vegetal.

Amostramos diferentes cactáceas e bromeliáceas nativas em áreas dos municípios de Paulo Afonso e Canudos, na Bahia, incluindo a Estação Ecológica Raso da Catarina, Serra do Umbuzeiro, Baixa do Chico, Serra Branca, Estação Biológica de Canudos e Parque Ecológico de Canudos.

A pergunta por trás dessa busca era relativamente simples:

se essas plantas conseguem viver sob algumas das condições ambientais mais desafiadoras do semiárido, que microrganismos conseguem viver sobre elas?

A superfície de uma planta pode esconder muita coisa

Imagine passar a vida sobre uma folha na Caatinga.

Radiação intensa.
Pouca água.
Oscilações de temperatura.
Baixa disponibilidade de nutrientes.

Esse é o ambiente enfrentado por muitos microrganismos epifíticos.

A superfície das plantas está longe de ser um ambiente vazio. Ela abriga comunidades microbianas que precisam enfrentar condições ambientais bastante particulares.

Em regiões áridas e semiáridas, essa pressão ambiental pode funcionar como um importante processo seletivo. No nosso estudo, discutimos justamente que as condições severas da filosfera podem favorecer microrganismos com maior plasticidade fisiológica, incluindo representantes do gênero Bacillus.

É justamente essa capacidade de sobreviver, competir e interagir em ambientes desafiadores que torna esses microrganismos tão interessantes para a bioprospecção.

A partir das plantas estudadas, isolamos 77 bactérias.

Então veio a pergunta mais importante:

o que elas conseguem fazer?

Cinco fungos entraram nessa história

Levamos as bactérias para o laboratório e colocamos os isolados frente a frente com cinco fungos fitopatogênicos:

C. truncatum, C. cassiicola, S. sclerotiorum, F. solani e F. graminearum.

O primeiro resultado já chamou nossa atenção.

Das 77 bactérias avaliadas, 67  (aproximadamente 87%), conseguiram inibir pelo menos um dos patógenos.

Mas sete fizeram algo ainda mais interessante:

conseguiram antagonizar os cinco fungos avaliados.

Esses sete isolados pertenciam aos gêneros Bacillus, Acinetobacter e Burkholderia, com predominância de Bacillus.

É aqui que o título começa a fazer sentido.

Diante de cinco potenciais candidatos a “derramar nosso mugunzá”, encontramos bactérias capazes de responder a todos eles.

Heatmap mostrando percentual de inibição do crescimento micelial de fungos fitopatogênicos por bactérias da filosfera em ensaio de pareamento de culturas.

Mas elas não combateram todos os inimigos da mesma maneira

Não queríamos saber apenas se as bactérias conseguiam inibir os fungos.

Queríamos começar a entender como isso poderia acontecer.

Por isso, avaliamos três situações: o confronto direto entre bactéria e fungo, a ação de compostos orgânicos voláteis e a atividade de metabólitos presentes no sobrenadante livre de células.

No confronto direto, os sete isolados selecionados apresentaram inibições entre 57,14% e 92,86%.

E apareceu algo biologicamente importante: a eficiência não foi igual para todos os fungos.

C. truncatum foi particularmente suscetível às bactérias avaliadas, enquanto F. solani e F. graminearum apresentaram maior resistência ao antagonismo bacteriano.

Ou seja:

não existe simplesmente uma “bactéria boa” e um “fungo ruim”. Existe uma interação.

E o resultado dessa interação depende dos organismos envolvidos.

Algumas bactérias nem precisaram tocar no fungo

Quando avaliamos os compostos orgânicos voláteis, ou VOCs, surgiu outro resultado interessante.

Essas moléculas podem atuar a distância, sem necessidade de contato físico direto entre bactéria e fungo.

Acinetobacter sp. EQP5 e Bacillus sp. UMB3 se destacaram nesse mecanismo. Dependendo da interação avaliada, a inibição do crescimento fúngico chegou a aproximadamente 91,5%.

Já quando avaliamos os metabólitos presentes no sobrenadante livre de células, o cenário foi bastante diferente: nas condições do experimento, a atividade foi baixa, com inibição máxima de 25,44%.

Isso nos traz uma mensagem particularmente importante:

o comportamento de um microrganismo não pode ser reduzido a um único metabólito ou mecanismo de ação.

O antagonismo pode resultar da interação entre diferentes processos, como competição por espaço e nutrientes, produção de enzimas, compostos voláteis e metabólitos antimicrobianos. O estudo aponta justamente para a necessidade de compreender esses mecanismos de maneira integrada. 

A- Controle, B- Confronto direto, C- Compostos orgânicos Voláteis, D- Filtrado bacteriano

O que a Caatinga tem a ver com tudo isso?

Muito.

Quando pensamos em biodiversidade, nossa atenção normalmente se volta para aquilo que conseguimos enxergar: plantas, animais e paisagens.

Mas existe uma biodiversidade microscópica associada a cada uma dessas plantas.

E ainda conhecemos muito pouco dela.

A microbiota da filosfera das plantas da Caatinga permanece relativamente pouco explorada. Isso significa que cactáceas, bromeliáceas e tantas outras espécies adaptadas ao semiárido podem abrigar comunidades microbianas das quais conhecemos apenas uma pequena fração.

É justamente aí que biodiversidade, conservação e biotecnologia começam a conversar.

Não se trata apenas de preservar uma espécie vegetal.

Ao perder uma planta ou um ambiente, podemos estar perdendo também parte da diversidade de microrganismos associados a eles — e, junto desses microrganismos, genes, moléculas, interações e características biológicas que sequer tivemos a oportunidade de conhecer.

E as bactérias deste artigo são apenas uma parte dessa história

Talvez este seja um dos aspectos mais interessantes do trabalho que estamos desenvolvendo.

Este artigo apresenta os resultados obtidos com bactérias epifíticas, mas nossa prospecção da microbiota associada às plantas da Caatinga não termina nelas.

Ao longo dessas pesquisas, tivemos a felicidade de encontrar também uma grande diversidade de leveduras, fungos filamentosos e outros isolados bacterianos da filosfera, vários deles apresentando resultados promissores na inibição de diferentes fitopatógenos de interesse agrícola.

Esses resultados continuam sendo investigados e deverão dar origem a uma série de novos trabalhos, permitindo que diferentes componentes dessa diversidade microbiana sejam gradualmente conhecidos e caracterizados.

Por isso, talvez seja mais adequado enxergar o artigo que acabamos de publicar não como o encerramento de uma pesquisa, mas como um dos capítulos de uma história muito maior.

Cada nova planta amostrada pode revelar novos microrganismos. Cada microrganismo isolado pode apresentar diferentes características. E cada interação estudada pode revelar mecanismos que ainda precisamos compreender.

De uma coleção de microrganismos para uma plataforma de descoberta

Ao longo desse processo, estamos construindo e caracterizando um banco de microrganismos que representa uma verdadeira fonte de diversidade biológica para a descoberta de novas ferramentas para a agricultura.

E existe uma diferença importante entre simplesmente possuir uma coleção de isolados e realizar bioprospecção.

Um banco de microrganismos não é apenas um conjunto de tubos armazenados em um ultrafreezer.

Cada isolado carrega uma história ecológica.

Ele veio de uma determinada planta, ocupava determinado nicho, foi encontrado sob determinadas condições ambientais e carrega um conjunto particular de características biológicas.

Quando começamos a conectar essas informações com sua capacidade de antagonizar patógenos, promover o crescimento vegetal, tolerar condições de estresse ou produzir moléculas de interesse, o banco deixa de ser apenas uma coleção.

Ele se transforma em uma plataforma de descoberta.

É dessa diversidade que podem surgir candidatos a agentes de controle biológico, novas moléculas, novos mecanismos de ação e outras ferramentas para uma agricultura mais sustentável.

Isso não significa que todos esses microrganismos se transformarão em produtos. Muito pelo contrário. Entre descobrir um isolado promissor e desenvolver uma tecnologia existe um longo processo de pesquisa, seleção e validação.

Mas existe uma condição indispensável para que qualquer inovação biológica possa surgir:

primeiro, precisamos encontrar a biodiversidade.

Ainda não salvamos o mugunzá

É importante colocar os resultados deste artigo na perspectiva correta.

Os experimentos foram realizados in vitro.

Uma placa de Petri não é uma lavoura.

Encontrar uma bactéria capaz de inibir vários fitopatógenos é o início de um processo de bioprospecção, não o seu final.

Agora surgem outras perguntas.

Essas bactérias conseguem proteger uma planta?

Conseguem se estabelecer no ambiente agrícola?

Mantêm sua atividade sob diferentes condições ambientais?

Como produzi-las em escala?

Como formulá-las?

Qual é sua estabilidade?

Como interagem com a planta, com o patógeno e com os demais componentes da microbiota?

Responder a essas perguntas faz parte do caminho entre encontrar biodiversidade e transformá-la em tecnologia. O próprio artigo conclui apontando a necessidade de estudos adicionais, incluindo otimização das condições de cultivo e desenvolvimento de formulações que ampliem a aplicabilidade desses microrganismos.

Mas o resultado que temos até aqui já deixa uma mensagem importante.

Em diferentes plantas nativas da Caatinga encontramos bactérias capazes de enfrentar não apenas um, mas múltiplos fungos fitopatogênicos.

E elas representam somente uma parte da diversidade microbiana que estamos encontrando e começando a estudar.

Por isso, diante dos diferentes patógenos que podem comprometer nossas culturas, podemos voltar à provocação que abriu esta história:

Quem é você pra derramar meu mugunzá?

Para alguns fungos fitopatogênicos, pelo menos em laboratório, parece que os microrganismos da Caatinga têm algo a dizer sobre isso.

Prof. Dr. Adailson Feitoza

Universidade do Estado da Bahia - UNEB 

Laboratório de Ecologia e Biotecnologia Microbiana do Semiárido - LEBIMS