O microbioma da rizosfera pode modelar e controlar sistematicamente a exsudação da raiz

As raízes são órgãos das plantas, que normalmente absorvem água e minerais do solo. É menos conhecido que as raízes também secretam metabólitos, os chamados exsudatos de raiz, que impactam as propriedades do solo diretamente ao redor da raiz. Esta fina camada de solo é chamada de rizosfera e é o lar de uma rica diversidade microbiana, a microbiota da raiz. Ao produzir certos exsudatos, as plantas se comunicam e governam a vida microbiana em sua rizosfera para seu próprio benefício. Agora, pesquisadores descobriram que este não é um processo unilateral. Ao investigar os tomates, eles descobriram que a microbiota também pode modelar e controlar sistematicamente a exsudação das raízes.

Ao pensar em hotspots ecológicos, raízes e a terra que as rodeia podem não vir imediatamente à mente. Contudo, precisamente nesta região, a rizosfera, é considerado um dos ecossistemas mais complexos encontrados na Terra. Abriga uma comunidade microbiótica diversificada, incluindo numerosas bactérias, fungos e arquéias, prosperando em um ambiente rico em compostos bioquímicos, que são exsudados pelas raízes das plantas no centro da rizosfera.

As plantas governam a microbiota da rizosfera e moldam as propriedades físicas e químicas do solo por meio de seus exsudatos radiculares. Ao mesmo tempo, é bem conhecido que as raízes percebem mudanças na rizosfera e desencadeiam respostas sistêmicas para se defender contra patógenos ou se ajustar a mudanças na disponibilidade de nutrientes. Apesar disso, ainda existem muitas questões em aberto sobre a dinâmica e o impacto da microbiota na própria raiz, e não ficou claro como, ou seja, a microbiota da rizosfera afeta a exsudação da raiz. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Dra. Elisa Korenblum, um cientista do Instituto de Ciência Weizmann em Israel em colaboração com o Dr. Jedrzej Szymanski do Instituto Leibniz IPK em Gatersleben, recentemente assumiu esta questão enquanto investigava raízes de tomateiros.

A Dra. Korenblum e sua equipe conduziram e analisaram uma série de experimentos de raiz dividida, onde metade das raízes de cada planta foi exposta a um solo rico em microbioma, e a outra metade foi cultivada em condições ambientais estéreis e bioquímicas. Isso permitiu que eles investigassem o efeito de diferentes comunidades microbianas no sistema radicular local, bem como as mudanças sistêmicas nas raízes distantes em antecipação à presença de novos microrganismos. Dr. Szymanski, chefe do grupo de Modelagem e Análise de Rede, rastrearam a complexa rede de sinais bioquímicos e de expressão gênica que controlam essa comunicação microbioma-raiz e sua propagação do local de origem às raízes distantes. Assim, eles descobriram que o microbioma da rizosfera do tomate pode afetar diretamente a composição química das raízes e dos exsudatos das raízes por meio de um mecanismo de sinalização raiz a raiz sistêmico. Por exemplo, bactérias do gênero Bacillus usam este processo, que os cientistas denominaram de Exsudação Raiz Induzida Sistêmica de Metabólitos (SIREM), para desencadear a secreção de acylsugars em todo o sistema radicular.

A descoberta do SIREM é um primeiro passo para desemaranhar a rede regulatória que abrange a complexa relação raiz-microbiana da planta. É provável que o processo SIREM seja uma característica chave das interações raiz-microbiota dentro da rizosfera, e que a exsudação radicular sistêmica reprogramada por microbioma promove o condicionamento do solo. A extensão precisa da função regulatória e da incidência do SIREM ainda não foi determinada.

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