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Do nitrogênio aos aminoácidos: como os microrganismos ajudam as plantas a absorver nitrogênio?
Na natureza, o nitrogênio é um elemento vital essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Entretanto, as plantas não podem utilizar nitrogênio diretamente na forma de gás nitrogênio (N2). Isso faz com que os microrganismos desempenhem um papel fundamental na absorção e utilização do nitrogênio. Os microrganismos usam um processo chamado fixação de nitrogênio para converter o nitrogênio em formas que as plantas podem absorver, como amônia (NH4+) e nitrato (NO3−). Este processo não apenas melhora a saúde das plantas, mas também aumenta a sustentabilidade agrícola.
A absorção de nitrogênio é essencial para o crescimento das plantas, e os microrganismos apoiam esse processo.
Processo de transformação de nitrogênio
As plantas absorvem nitrogênio do solo principalmente por meio de seus sistemas radiculares, na forma de nitratos e amônia. Em solos saudáveis, o nitrato é geralmente a principal forma de nitrogênio disponível, enquanto a amônia pode predominar em pastagens e solos anaeróbicos inundados, como campos de arroz.
As raízes das plantas afetam a abundância de diferentes formas de nitrogênio alterando o pH do solo e secretando compostos orgânicos ou oxigênio, promovendo assim a atividade de microrganismos para promover a conversão de várias substâncias nitrogenadas. Os íons de amônio nas raízes das plantas entram na planta por meio de proteínas de transporte de amônia, enquanto os nitratos são absorvidos por uma variedade de proteínas de transporte de nitrato.
Como as plantas processam o nitrogênio
O nitrogênio é transportado principalmente através do xilema, de onde é entregue a outras partes da planta na forma de nitratos, amônia dissolvida e aminoácidos. Na maioria dos casos, a redução de nitrato ocorre principalmente nas folhas das plantas, enquanto as raízes capturam apenas uma pequena quantidade de nitrato para redução. Independentemente do processo de absorção ou síntese, a amônia acabará sendo incorporada aos aminoácidos por meio da via glutamato sintetase-glutamato sintetase (GS-GOGAT).
O transporte e a conversão de nitrogênio não são apenas essenciais para o crescimento das plantas, mas também afetam a saúde de todo o ecossistema.
pH e equilíbrio iônico
Sempre que o nitrato é reduzido a amônia, a planta deve manter o equilíbrio do pH do ambiente, o que geralmente significa emitir íons OH− ou neutralizá-los com ácidos orgânicos. Isso torna o solo ao redor das plantas que absorvem nitratos alcalino. Para manter o equilíbrio iônico, as plantas devem absorver NO3− acompanhado pela entrada ou excreção de ânions carregados negativamente com cátions carregados positivamente. Por exemplo, plantas como o tomate absorvem íons metálicos como potássio (K+), sódio (Na+), cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) para equilibrar a absorção de nitrato.
Eficiência de utilização de nitrogênio
A eficiência do uso de nitrogênio (ENU) é a proporção de nitrogênio que as plantas são capazes de absorver e usar. Melhorar a eficiência do uso de nitrogênio e da fertilização é fundamental para o desenvolvimento agrícola sustentável, reduzindo a poluição (como o escoamento de fertilizantes) e os custos de produção, ao mesmo tempo em que aumenta a produtividade. O NUE das culturas em todo o mundo é geralmente inferior a 50%, levando os cientistas a buscar maneiras de melhorar a eficiência do uso de nitrogênio por meio de fertilizantes aprimorados, melhor manejo de culturas, melhoramento seletivo e engenharia genética.
Melhorar a eficiência do uso de nitrogênio e a eficiência de fertilizantes é um grande desafio na agricultura sustentável.
Ao compreender o papel importante dos microrganismos na absorção de nitrogênio pelas plantas e os processos fisiológicos relacionados, podemos encontrar maneiras mais inovadoras de melhorar a produção agrícola e a sustentabilidade?
