Traduzido de Science Daily
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Uma solução para os muitos desafios da agricultura – seca induzida pelas mudanças climáticas, menos terras aráveis e declínio da qualidade da água, para citar alguns – é desenvolver fertilizantes mais inteligentes. Esses fertilizantes teriam como objetivo não apenas nutrir a planta, mas também maximizar os efeitos positivos das bactérias do solo na planta. Explorar o microbioma de uma planta pode ser a camada extra de defesa de que as plantações precisam para prosperar.
Em seu estudo publicado em 4 de dezembro em Natureza: relatórios científicos, Pesquisadores da Utah State University analisaram os efeitos de dois estressores abióticos em Pseudomonas chlororaphis O6 (PcO6), uma bactéria nativa das raízes de trigo de sequeiro no norte de Utah. Eles descobriram que o estresse pode causar alterações composicionais nas estruturas extracelulares da bactéria, chamadas vesículas da membrana externa, ou OMVs. Os cientistas sabem há muito tempo que as células bacterianas liberam OMV, mas este estudo pergunta quais fatores desencadeiam sua liberação e como as inúmeras funções dessas estruturas podem ser aproveitadas em benefício da cultura.
A chave para este estudo é entender que as bactérias nem sempre são ruins.
“Há muito mais ênfase no que é chamado de ‘revolução do microbioma’, você sabe, o fato de que você está carregando dois quilos de bactérias em seu corpo agora, e isso não é de todo ruim – na verdade, é quase tudo bom.” Disse David. Britt, professora sênior de engenharia biológica no estado de Utah. “As plantas também têm um microbioma, ou ‘segundo genoma’, e é muito importante tentar entender como esse microbioma interage com o ambiente e sua planta hospedeira.”
Também a chave para este estudo é entender que o estresse pode ser bom. As bactérias estudadas aqui, por exemplo, protegem o trigo da seca, formando uma película ao redor de suas raízes. Mas, com a introdução de partículas minúsculas de micronutrientes, esses benefícios podem ser fortalecidos.
“Você precisa de um pouco de estresse”, disse Britt. “Na verdade, todo o sistema pode ser preparado para ter um melhor desempenho em condições de seca.”
Igualmente importantes para as descobertas são o instrumento e os algoritmos usados no estudo. Esta é a primeira vez que os pesquisadores usaram a espectroscopia Raman para estudar OMVs de bactérias que colonizam raízes. “Poderíamos ter feito muitos testes caros para descobrir todas essas coisas diferentes que estávamos interessados em examinar”, disse Elizabeth Vargis, professora associada de engenharia biológica da USU.
Em vez disso, explicou Vargis, o uso da espectroscopia Raman em conjunto com um algoritmo de aprendizado de máquina permitiu a eles identificar o tipo de estresse que as bactérias estavam experimentando ao liberar esses OMVs e as mudanças composicionais dependentes do estresse neles. Essas mudanças observadas têm implicações para a comunicação célula a célula e comunicação planta-bactéria, que são essenciais para compreender melhor o microbioma.
O estudo foi apoiado em parte pela National Science Foundation, pela Utah State University Agriculture Experiment Station e pelo Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do USDA, mas suas implicações vão além da agricultura. A espectroscopia Raman apoiada por algoritmos de aprendizado de máquina é uma ferramenta poderosa que pode ser usada em qualquer estudo biológico. “Uma célula cancerosa em seu corpo irá liberar vesículas extracelulares antes que possamos detectar o câncer por meio de outros métodos”, disse Britt. “Esta é uma técnica muito sensível.”
Fonte da história:
Materiais fornecido por Utah State University. Original escrito por Anessa Pennington. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
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