Chave genética mantém micorriza ativa em solos fosfatados

Pesquisadores identificaram a enzima VIH2 como um regulador da micorriza arbuscular em Lotus japonicus. A redução da atividade desse gene ampliou a colonização das raízes por fungos micorrízicos e aumentou a absorção de fósforo e outros nutrientes, mesmo em condições nas quais o fosfato costuma inibir a simbiose.

A descoberta liga a percepção de fosfato pela planta ao controle da associação com fungos do solo. O estudo aponta os pirofosfatos de inositol como sinais reguladores dessa resposta. Essas moléculas de baixa abundância integram a resposta à deficiência de fosfato, a aquisição de nutrientes e a endossimbiose radicular.

Micorriza arbuscular

A micorriza arbuscular favorece a aquisição de fosfato, nitrogênio, enxofre, micronutrientes e água por meio da rede de hifas do fungo. Em troca, a planta fornece carbono ao simbionte. O custo da associação ajuda a explicar a redução da colonização em solos com níveis moderados ou altos de fosfato.

O grupo de pesquisadores usou Lotus japonicuscomo planta modelo. A inoculação ocorreu com Rhizophagus irregularis em vasos com areia lavada. As plantas receberam soluções com 25, 250, 750, 1.500 ou 2.500 micromoles de fosfato. Após quatro semanas e meia, os autores avaliaram a colonização radicular, a expressão de genes marcadores e os teores de nutrientes na parte aérea.

As linhagens mutantes vih2 apresentaram maior colonização total das raízes, maior abundância de arbúsculos e maior formação de vesículas em ampla faixa de fosfato externo, de 25 a 1.500 micromoles. A expressão do gene marcador PT4 acompanhou esse aumento. Os arbúsculos mantiveram morfologia comparável à observada nas plantas selvagens.

O efeito também apareceu na nutrição mineral. Em plantas colonizadas por micorriza, os mutantes vih2 acumularam mais fósforo na parte aérea. O estudo também registrou aumentos em nitrogênio, potássio, magnésio e cobre, conforme o nutriente e a condição de cultivo.

Estabilidade dos arbúsculos

Os cientistas também avaliaram a estabilidade dos arbúsculos. A linhagem vih2-1 apresentou 452 arbúsculos por sistema radicular, contra 283 nas plantas selvagens. A proporção de arbúsculos em degradação caiu nos mutantes. O resultado indica manutenção da colonização, sem degeneração precoce das estruturas fúngicas.

Em solo superficial coletado em campo, com disponibilidade moderada de nitrogênio, fósforo e potássio, as plantas vih2 também receberam maior colonização por fungos micorrízicos naturais. Não houve defeitos visíveis de crescimento. A massa fresca da parte aérea permaneceu comparável à das plantas selvagens. Nessas condições, os mutantes acumularam mais fosfato, nitrogênio, magnésio, enxofre, molibdênio e cálcio.

Experimentos de enxertia indicaram controle local e sistêmico da micorrização por VIH2. A colonização aumentou quando brotos vih2 foram enxertados sobre raízes selvagens. O aumento também ocorreu quando brotos selvagens foram enxertados sobre raízes vih2. A resposta apareceu sob baixa e alta disponibilidade de fosfato.

A enzima VIH2 atua como uma quinase ligada à síntese de InsP8. Esse composto funciona como sinal do estado de fosfato em plantas. Nos mutantes vih2, a menor síntese de InsP8 ativou respostas típicas de deficiência de fosfato e favoreceu a micorrização.

Os cientistas apontam potencial uso em melhoramento de plantas com maior eficiência no uso de nutrientes. A estratégia ainda exige validação em culturas agrícolas e em condições agronômicas. 

Outras informações em doi.org/10.1126/sciadv.aec5607