Microtomografia revela redes de fungos micorrízicos no solo

Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique desenvolveram um método para visualizar, em três dimensões, raízes e estruturas de fungos micorrízicos arbusculares dentro do solo intacto. A abordagem usa microtomografia computadorizada de raios X com radiação síncrotron. O procedimento permite identificar hifas, esporos e estruturas presentes no interior das raízes, sem a remoção prévia das partículas minerais (doi 10.1111/nph.71379).

O método busca superar uma limitação recorrente nos estudos de micorrizas. Técnicas anteriores exigiam a retirada do solo aderido às raízes. A limpeza eliminava estruturas finas e alterava conexões espaciais entre fungos, raízes e poros. Outros sistemas mantinham o material intacto, mas restringiam o crescimento e a observação a ambientes bidimensionais ou a dispositivos transparentes com geometria simplificada.

Hifas extrarradiculares

Os fungos micorrízicos arbusculares formam redes de hifas extrarradiculares. Essas estruturas ampliam a área de exploração das raízes e alcançam regiões fora das zonas de esgotamento de nutrientes. As plantas fornecem carboidratos produzidos pela fotossíntese. Os fungos contribuem para a absorção de fósforo, nitrogênio, zinco, cobre e água. O efeito depende da arquitetura da rede, do comprimento das hifas, do diâmetro e da conectividade com raízes e partículas do solo.

A equipe criou sistemas experimentais com pequenos núcleos de solo removíveis. Os recipientes preservaram a estrutura interna durante a retirada e o transporte para o equipamento. O estudo utilizou raízes de chicória, Cichorium intybus, em condições estéreis, além de plantas de tomate, Solanum lycopersicum, cultivadas em vasos.

Os pesquisadores avaliaram os fungos Rhizophagus irregularis e Funneliformis mosseae. Os tratamentos incluíram areia grossa e solo franco-siltoso. Alguns núcleos receberam uma malha para impedir a entrada de raízes e permitir apenas o crescimento de hifas. Outros permaneceram abertos para a entrada conjunta de raízes e fungos.

Estruturas em poros

A microtomografia detectou estruturas em poros preenchidos por ar. As imagens de maior resolução alcançaram tamanho de voxel de zero vírgula sessenta e cinco micrômetro. O limite de detecção ficou próximo de dois micrômetros. A equipe interrompeu a irrigação dois dias antes das análises para reduzir a água em macroporos e mesoporos. A água apresenta atenuação de raios X semelhante à das hifas e dificulta a separação dos materiais.

O processamento digital permitiu separar partículas minerais, espaços porosos, raízes, pelos radiculares, hifas e esporos. A análise também calculou comprimento, volume, área superficial, diâmetro, tortuosidade e contato entre estruturas fúngicas, solo e raízes. O fluxo de trabalho estimou ainda a ocupação dos poros pelos fungos.

Duas texturas

As imagens mostraram hifas contínuas entre partículas de solo nas duas texturas. Os diâmetros ficaram próximos de seis micrômetros. A equipe também identificou agrupamentos de esporos. Estruturas de Funneliformis mosseae apareceram com frequência dentro de agregados ou cercadas por partículas minerais. Esporos de Rhizophagus irregularis ocorreram em poros internos e externos aos agregados.

Nos volumes de solo com raízes, as redes fúngicas cresceram em direção à superfície radicular e acompanharam seu contorno. Algumas hifas conectaram as raízes às partículas minerais e alcançaram distâncias superiores a cinco milímetros da superfície da raiz. As análises também registraram estruturas compatíveis com arbúsculos, vesículas e hifas intrarradiculares no córtex de Solanum lycopersicum.

Volumes analisados

O estudo apresentou valores de dois volumes analisados como demonstração da capacidade do método. Na amostra de areia, a rede segmentada atingiu oito mil duzentos e oitenta micrômetros de comprimento. Na amostra franco-siltosa, o comprimento chegou a dois mil duzentos e oitenta e sete micrômetros. Os pesquisadores ressaltaram a ausência de representatividade desses números para todo o micélio ou para comparações definitivas entre espécies e solos.

A técnica ainda apresenta restrições. Hifas em microporos preenchidos por água permanecem difíceis de detectar. O sinal também perde qualidade quando as estruturas mantêm contato estreito com partículas minerais, sobretudo no solo franco-siltoso. Na rizosfera, a diferenciação entre hifas finas e pelos radiculares retraídos exige critérios de diâmetro, ramificação e padrão de crescimento.

Os pesquisadores apontam aplicações em modelos tridimensionais de transporte de água e nutrientes. A integração das imagens com modelos funcionais de solo, planta e fungo pode ampliar a compreensão dos processos micorrízicos. A abordagem também pode apoiar a identificação de redes mais eficientes na exploração do solo e contribuir para pesquisas voltadas à tolerância das culturas à seca.