Um método inovador de controlar uma série de doenças prejudiciais às culturas usando bactérias nativas e benéficas do solo surgiu de uma colaboração entre a indústria e a pesquisa.
A inovação agrotecnológica espera dar aos agricultores uma maneira de reduzir o custo e os danos ambientais causados pelos tratamentos químicos atualmente em uso para controlar as doenças das culturas. A equipe do John Innes Center isolou e testou centenas de cepas de Pseudomonas bactérias do solo de um campo comercial de batata e, em seguida, sequenciou os genomas de 69 dessas linhagens. Ao comparar os genomas dessas cepas que demonstraram suprimir a atividade do patógeno com aquelas que não o fizeram, a equipe conseguiu identificar um mecanismo-chave em algumas das cepas que protegiam a cultura da batata de bactérias causadoras de doenças nocivas.
Em seguida, usando uma combinação de experimentos de química, genética e infecção de plantas, eles mostraram que a produção de pequenas moléculas chamadas lipopeptídeos cíclicos é importante para o controle da sarna da batata, uma doença bacteriana que causa grandes perdas nas colheitas de batata. Estas pequenas moléculas têm um efeito antibacteriano sobre as bactérias patogénicas que causam a sarna da batata e ajudam a proteger Pseudomonas mover-se e colonizar as raízes das plantas. Os experimentos também mostraram que a irrigação causa mudanças substanciais na diversidade genética. Pseudomonas população no solo.
A primeira autora do estudo, Alba Pacheco-Moreno, disse: “Ao identificar e validar os mecanismos de supressão de patógenos da batata, esperamos que nosso estudo acelere o desenvolvimento de agentes de controle biológico para reduzir a aplicação de tratamentos químicos que são ecologicamente prejudiciais. “A abordagem que descrevemos deve ser aplicável a uma ampla gama de doenças de plantas porque se baseia na compreensão dos mecanismos de ação que são importantes para os agentes de controle biológico”, acrescentou.
O estudo, que aparece em eVida, propõe um método pelo qual os pesquisadores podem rastrear o microbioma de praticamente qualquer local de cultivo e levar em consideração condições variadas de solo, agronômicas e ambientais. Ao explorar os avanços no sequenciamento genético de alta velocidade, o método pode rastrear o microbioma do solo em busca de bactérias terapêuticas e descobrir quais moléculas estão sendo produzidas para suprimir bactérias patogênicas.
Eles também podem mostrar como esses insetos benéficos são afetados por fatores agronômicos, como tipo de solo e irrigação. O próximo passo para a nova abordagem é colocar os insetos benéficos de volta no mesmo campo em maior número ou em coquetéis de cepas mistas como um tratamento de reforço do microbioma do solo. O Dr. Jacob Malone, líder do grupo no centro John Innes e co-autor correspondente do estudo explica os benefícios: contexto biológico em maior número para que não haja danos ecológicos”.
Os métodos potenciais para aplicar os impulsionadores do microbioma incluem a aplicação dos coquetéis bacterianos como revestimentos de sementes, como spray ou via irrigação por gotejamento.
O Dr. Andrew Truman, líder de grupo do John Innes Centre e autor correspondente do estudo, nos fala sobre a visão de longo prazo para este método: “No futuro não é a molécula produzida pela bactéria que usaríamos, seria a Pseudomonas própria tensão. Oferece uma rota mais sustentável – sabemos que essas bactérias colonizam o solo onde as batatas crescem e protegem a plantação. Usando uma bactéria, você pode facilmente cultivá-la e formulá-la de maneira apropriada e aplicá-la no campo, e é muito mais verde do que usar um produto químico sintético”.
As doenças de plantas são um problema agrícola que leva a grandes perdas de culturas, como batatas. Patógenos importantes da batata incluem Streptomyces sarna, um patógeno bacteriano que causa a sarna da batata, e Phytophthora infestans, um patógeno oomiceto que causa a praga da batata, que foi uma das principais causas da Grande Fome na Irlanda. Pseudomonas bactérias são comumente associadas a plantas e têm sido amplamente estudadas como agentes de controle biológico, pois secretam produtos naturais que promovem o crescimento das plantas e suprimem patógenos. No entanto, seu uso no passado foi dificultado pela inconsistência.
Estudos anteriores sobre a supressão da sarna da batata indicaram um potencial papel de biocontrole para pseudomonas. No entanto, o progresso foi dificultado pela falta de conhecimento mecanicista. Também era amplamente conhecido que a irrigação pode suprimir Streptomyces sarna infecção e agora este estudo sugere que isso é devido ao efeito que a água tem sobre as populações microbianas.
A análise pan-genoma identifica papéis de interseção para Pseudomonas metabólitos especializados na inibição de patógenos da batata, aparece em eLife.