Microbiomas de Plantas Projetados – Protegendo Culturas com Bactérias

Um Mundo Oculto

Por muito tempo, as ciências biológicas focaram exclusivamente no organismo “principal”, seja o corpo humano ou uma espiga de milho. Mas, com o aumento do conhecimento, toda a complexidade do mundo vivo veio à tona.

Agora entendemos que quase todo organismo complexo existe em simbiose com um “microbioma”, uma população complexa e mutável de micróbios e fungos. O microbioma é agora reconhecido como um fator chave na saúde humana, especialmente o microbioma intestinal.

Fonte: NIH.gov

Da mesma forma, a saúde das plantas está profundamente ligada ao microbioma do solo e até mesmo aos micróbios dentro da própria planta.

Eles podem melhorar a nutrição da planta, o suprimento de água e, talvez mais importante, ajudar a proteger a planta contra pragas e doenças.

Fonte: Energy.gov

O Microbioma Pode Ser Alterado?

Composto por centenas ou até milhares de espécies de micróbios, os microbiomas são imensamente complexos. Isso torna seu estudo uma tarefa difícil, e determinar como é um microbioma “saudável” às vezes é complicado.

Uma forma um tanto grosseira de “melhorar” um microbioma é adicionando organismos extras a ele. Isso é o que os tratamentos probióticos fazem para humanos e animais. E o que a adição de bactérias fixadoras de nitrogênio ou micorrizas ao solo tenta replicar na agricultura. Isso pode ter bons resultados se o microbioma estiver muito perturbado, mas pode ser de utilidade mínima ou nenhuma se o microbioma já estiver estabelecido.

Outra abordagem pode ser alimentar o microbioma, ajudando-o a ficar mais equilibrado ao nutrir os micróbios “certos”. Na saúde humana, essa é a abordagem de fornecer prebióticos. Isso pode ser muito bem-sucedido, pois permite que o microbioma se equilibre naturalmente, proporcionando as condições adequadas.

Isso pode ser muito mais difícil de fazer para as plantas, onde o microbioma está no solo, ou até mesmo dentro da planta.

Prebióticos Agrícolas

Uma colaboração internacional entre pesquisadores da China, Austrália e Áustria pode ter a solução. Eles se concentraram no arroz, uma fonte vital de alimento para bilhões de pessoas, mas esses resultados poderiam ser ampliados para outras culturas-chave.

Eles descobriram que a produção bioquímica de lignina nas plantas pode modular a população de bactérias benéficas. A lignina é um polímero encontrado nas paredes celulares das plantas e é abundante na madeira.

Mais especificamente, eles encontraram um gene específico responsável pela biossíntese da lignina. Desativar esse gene reduz a população de bactérias benéficas. Pelo contrário, expressar mais do que o normal desse gene aumenta a proporção de bactérias benéficas no microbioma.

(as modificações genéticas alteraram a produção de ácido 4-hidroxicinâmico / 4-HCA / ácido p-cumárico, que impacta a população de bactérias da ordem Pseudomonadales)

Fonte: Nature

Isso abre caminho para um novo tipo de culturas transgênicas. Em vez de produzir uma toxina como muitas plantas transgênicas comerciais atuais, como arroz modificado (ou outras culturas), ele nutriria um microbioma bacteriano mais saudável e diverso.

Proteção Aumentada contra Doenças

A melhoria na composição do microbioma teve um impacto direto na saúde da cultura. A variedade de arroz geneticamente modificada foi mais resistente aoídio bacteriano (Xanthomonas oryzae), uma das principais causas de perdas de colheita na Ásia.

Normalmente, o controle de sua disseminação é feito com pesticidas. Um microbioma mais saudável pode ajudar a reduzir esse uso de pesticidas. E proteger contra doenças de forma mais dinâmica e sustentável do que usando transgênicos químicos ou produtores de toxinas.

Opções Não-OGM?

É possível que uma abordagem não-OGM também possa ser adotada. Variedades de arroz poderiam ser selecionadas por sua produção de 4-HCA, e então a saúde de seu microbioma testada.

Isso pode abrir o campo para novos métodos de melhoramento para desenvolver variedades de arroz que requerem menos pesticidas para serem produtivas.

Também seria necessário levar essa descoberta a países e regiões inteiras como a UE, que restringem o uso comercial de OGM.

Ações de Microbioma Agrícola

1. Corteva Agriscience

CTVA Gráfico de preços

Uma das maiores empresas no campo dos bioestimulantes, dos quais esses prebióticos de plantas são uma subcategoria, é a Corteva Agriscience. A empresa era a divisão de agrisciences do gigante químico DowDuPont até ser desmembrada como empresa independente.

Fonte: Corteva Agriscience

A empresa está muito envolvida em trazer robótica, drones e IA para a agricultura. Também promove práticas agrícolas mais ecológicas e sustentáveis, como plantio direto, rotação de culturas, uso direcionado de pesticidas, adaptação às mudanças climáticas, limitação da erosão do solo, culturas de cobertura e até feromônios para influenciar o comportamento de insetos, etc.

Fonte: Corteva Agriscience

2. Bayer

A Bayer é tanto uma empresa farmacêutica quanto um grande fornecedor do setor agrícola desde sua aquisição da Monsanto, líder em pesticidas e culturas OGM.

Dizer que a aquisição não foi bem-sucedida é um eufemismo. A Monsanto se tornou alvo de dezenas de milhares de processos por possíveis ligações entre câncer e seu pesticida carro-chefe, o glifosato (conhecido comercialmente como Roundup).

Os custos continuamente crescentes desses processos, e os danos à reputação que os acompanharam, reduziram o preço das ações da empresa. Agora, com um novo CEO, a Bayer pode em breve ser dividida em 2 ou 3 empresas diferentes, separando o negócio farmacêutico do de agrisciences.

Fonte: Fortune.com

Ainda assim, o departamento de Ciências de Culturas da Bayer é líder mundial em OGM, e poderia aproveitar essa expertise para desenvolver uma nova variedade de arroz e outras culturas-chave que melhoram o microbioma do solo. Isso poderia ser tanto lucrativo quanto uma boa forma de tentar reparar a imagem manchada da empresa.

O departamento agrícola da Bayer também é um grande investidor em startups agrícolas e um forte inovador.

Fonte: Bayer

Notavelmente, a Bayer assinou uma parceria com a Microsoft (MSFT ) para combinar o sistema de gerenciamento de dados Azur da gigante tecnológica com a expertise da Bayer em usar dados de satélites, sensores de campo, drones, equipamentos de campo e sensores de solo para criar fazendas verdadeiramente modernas e conectadas.

Fonte: Bayer

Também é líder em variedades de sementes e edição genética em plantas, com mais de 500 novas variedades de culturas em seu pipeline (e 250 novos registros de culturas em 2022).

Fonte: Bayer

Empresas de Microbioma Agrícola

Empresas menores ainda não listadas publicamente estão trabalhando diretamente no tema do microbioma de plantas.

Lavie-Bio

A empresa está trabalhando em 6 diferentes produtos em seu pipeline, incluindo um em parceria com a Corteva Agriscience.

Fonte: Lavie-Bio

Um produto já chegou à fase de comercialização, vendido sob a marca Yalos™.

A tecnologia Yalos e Lavie-Bio está principalmente focada em cepas proprietárias de bactérias capazes de ajudar a aumentar a produtividade das culturas.

Microendo

A empresa mexicana produz um biofertilizante adaptado para cada cultura.

Para isso, eles coletam e utilizam o microbioma existente das plantas. Isso inclui micróbios presentes dentro da planta.

Fonte: Microendo

IndigoAg

Os pesquisadores da empresa analisam plantas que estão se desempenhando melhor que suas vizinhas, buscando vantagens microbianas que possam ser replicadas em campos inteiros. Esses micróbios naturais são então reunidos em uma formulação comercial para impulsionar campos que sofrem com microbiomas danificados ou esgotados.

Fonte: Indigo

A IndigoAg também atua no campo de certificados de crédito de carbono para agricultores.

AgBiome

A AgBiome está focada em micróbios que matam fungos e que podem ajudar a proteger as culturas de doenças fúngicas.

Para isso, desenvolveu sua própria coleção de cepas microbianas totalmente sequenciadas (a plataforma GENESIS – Sistema de Identificação de Genes e Cepas). Pode ser usada na agricultura, mas também em todas as outras possíveis aplicações de microbioma, como usos industriais e saúde animal e humana.

Fonte: AgBiome

Pivot Bio

Um papel fundamental dos microbiomas do solo é hospedar bactérias fixadoras de nitrogênio, que capturam nitrogênio do ar e o transformam em fertilizante.

No entanto, essas bactérias geralmente funcionam apenas com culturas leguminosas.

Fonte: Pivot Bio

A Pivot Bio desenvolveu os primeiros micróbios fixadores de nitrogênio para culturas de cereais.

Isso poderia substituir o fertilizante nitrogenado sintético, produzido a partir de combustíveis fósseis, por uma solução orgânica e neutra em carbono.

Biome Makers

A Biome Makers criou o maior banco de dados mundial de microbiomas do solo, com 14 milhões de referências taxonômicas usando NGS (Sequenciamento de Nova Geração), de 188 culturas em mais de 50 países.

Isso permite que ela use sua tecnologia BeCrop® Test para melhorar a saúde do solo, os rendimentos agrícolas e reduzir custos (como o uso desnecessário de fertilizante, por exemplo).

Fonte: Biome Maker