Bioprospecting and characterization of Trichoderma and Bacillus species as biocontrol agents against Macrophomina phaseolina in maize

No mundo oculto sob o solo, uma luta silenciosa pela sobrevivência acontece todos os dias. As plantas dependem de uma complexa rede de aliados e inimigos microscópicos para prosperar. Alguns desses organismos microscópicos são benéficos, protegendo as raízes de doenças ou ajudando-as a absorver nutrientes, enquanto outros são patógenos destrutivos que podem dizimar colheitas inteiras. Uma dessas forças destrutivas é um fungo que vive na terra e ataca as raízes do milho, causando uma doença conhecida como podridão de carvão. Este fungo é particularmente difícil de controlar porque produz estruturas de sobrevivência minúsculas e duráveis que permitem que ele persista no solo por anos, e atualmente não existem tratamentos químicos fortes ou variedades de plantas resistentes que possam detê-lo de forma confiável. Quando este fungo se instala, ele rouba água e nutrientes da planta, levando a perdas significativas na produção de alimentos. Encontrar uma maneira de deter este fungo sem depender de produtos químicos agressivos é um objetivo crítico para agricultores e cientistas.

Para enfrentar este problema, os pesquisadores voltaram sua atenção para o próprio sistema de defesa da natureza, procurando por organismos microscópicos que pudessem combater o fungo em seus próprios termos. Eles começaram reunindo uma grande coleção de cinquenta e nove amostras bacterianas e fúngicas diferentes do ambiente. Essas amostras foram submetidas a um rigoroso processo de triagem em laboratório para ver quais delas conseguiam deter efetivamente o crescimento do fungo da podridão de carvão. Os cientistas procuravam por características específicas: a capacidade de atacar diretamente o fungo, a capacidade de liberar sinais químicos que inibem seu crescimento e o potencial de ajudar as plantas de milho a crescerem mais fortes. Desse grupo inicial, quatro candidatos específicos emergiram como os mais promissores: dois tipos de um fungo benéfico chamado Trichoderma e dois tipos de bactérias benéficas chamadas Bacillus.

Os pesquisadores examinaram então exatamente como esses quatro candidatos agiam contra o fungo da podridão de carvão. Eles descobriram que as duas espécies de Trichoderma agiam como competidores agressivos. Elas envolviam fisicamente o fungo nocivo, consumindo-o e ocupando todo o espaço e nutrientes disponíveis para que o invasor não pudesse sobreviver. Elas também liberavam compostos químicos, tanto aqueles que permanecem em um lugar quanto aqueles que flutuam pelo ar, o que retardava ainda mais o fungo. As bactérias Bacillus adotavam uma abordagem ligeiramente diferente, baseando-se fortemente na liberação de compostos químicos poderosos que viajavam pelo ar e pelo solo para inibir o crescimento do patógeno. Em todos os casos, esses organismos benéficos foram capazes de retardar significativamente ou interromper a propagação do fungo da podridão de carvão em testes controlados.

Além de simplesmente combater o inimigo, o estudo também observou como esses organismos benéficos afetavam as próprias plantas de milho. Quando os pesquisadores aplicaram esses quatro candidatos a plântulas de milho saudáveis, observaram um aumento claro no crescimento. Todos os quatro organismos ajudaram as plantas a desenvolver sistemas radiculares maiores, que são essenciais para ancorar a planta e coletar água. Dois dos candidatos, um do grupo Trichoderma e um do grupo Bacillus, também ajudaram as plantas a crescerem mais altas e robustas acima do solo. Isso sugere que esses organismos fazem mais do que apenas proteger a planta; eles ativamente a ajudam a tornar-se mais forte e vigorosa.

A peça final do quebra-cabeça envolveu a compreensão de como esses organismos ajudavam as plantas a se defenderem de dentro para fora. Os pesquisadores mediram a atividade de enzimas específicas dentro das células das plantas que atuam como parte do sistema imunológico da planta. Eles descobriram que o tratamento das plantas com esses organismos benéficos desencadeou uma resposta bioquímica. Alguns tratamentos aumentaram a atividade de enzimas que protegem as células contra o estresse, enquanto outros impulsionaram enzimas que ajudam a planta a produzir compostos de defesa naturais. Isso indica que os organismos benéficos não agem apenas como um escudo; eles também ensinam a planta a estar mais alerta e pronta para combater a doença por conta própria.

O estudo conclui que o sucesso desses quatro organismos específicos reside em uma combinação de estratégias. Eles trabalham atacando diretamente o fungo nocivo, ajudando a planta a crescer maior e mais saudável e aumentando os mecanismos de defesa interna da planta. Essa abordagem de múltiplas camadas oferece um caminho promissor para o manejo da podridão de carvão no milho, fornecendo uma alternativa natural aos tratamentos químicos. Embora a pesquisa tenha sido conduzida em um ambiente controlado, as descobertas sugerem que essas linhagens específicas de Trichoderma e Bacillus poderiam desempenhar um papel vital na proteção das culturas, transformando o próprio solo em uma fonte de proteção, em vez de uma fonte de doença.