Os vírus como protetores das plantas: investigação realizada em Jülich revela o potencial dos bacteriófagos
Os bacteriófagos protegem as plantas contra infeções e atenuam a sua reação imunitária
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Os investigadores do Centro de Investigação de Jülich estão a estudar como os vírus naturais, que atacam especificamente as bactérias, podem proteger as plantas contra agentes patogénicos bacterianos. Estes chamados bacteriófagos abrem novas perspetivas para uma proteção fitossanitária mais respeitadora do ambiente — e, face ao aumento das ondas de calor e às crescentes pressões sobre a agricultura, poderão dar um contributo importante para garantir as colheitas.
As bactérias podem causar doenças não só em pessoas e animais, mas também nas plantas. A nível mundial, as doenças bacterianas das plantas causam perdas consideráveis nas colheitas. Para a agricultura, este é um problema crescente: as culturas estão cada vez mais sob pressão – devido a agentes patogénicos, calor, seca e outras consequências das alterações climáticas. Quando as plantas já se encontram enfraquecidas por condições meteorológicas extremas, a sua proteção torna-se ainda mais importante. Afinal, colheitas estáveis são um pré-requisito fundamental para um abastecimento alimentar seguro.
Por isso, os investigadores do Centro de Investigação de Jülich estão a trabalhar em novas formas, mais sustentáveis, de proteger as plantas de forma específica. No centro das atenções estão os chamados bacteriófagos, ou «fagos», para abreviar. Trata-se de vírus naturais que atacam exclusivamente bactérias. Normalmente, são inofensivos para pessoas, animais e plantas. A sua vantagem especial: atacam bactérias específicas de forma muito direcionada.
Proteção precisa em vez de ação generalizada
Os agentes antibacterianos convencionais têm frequentemente um efeito de amplo espectro. Isto significa que podem afetar não só bactérias nocivas, mas também microrganismos benéficos, importantes para a saúde dos solos e das plantas. Além disso, a utilização frequente desses agentes pode levar à resistência dos agentes patogénicos. Com o tempo, estes produtos perdem a sua eficácia.
Os fagos poderiam constituir aqui uma alternativa. Estão especializados em determinados hospedeiros bacterianos e poderiam combater os agentes patogénicos sem perturbar todo o microbioma da planta. Assim, enquadram-se numa proteção fitossanitária que se pretende mais direcionada, mais eficiente em termos de recursos e mais eficaz a longo prazo.
As plantas continuam a crescer normalmente apesar da infeção
Num estudo recente publicado na revista científica «Cell Reports», o Dr. Sebastian Erdrich investigou como os bacteriófagos atuam numa infeção bacteriana das plantas. Erdrich realizou o seu doutoramento no Instituto de Ciências Biológicas e Geológicas de Jülich, nas áreas de Biotecnologia (IBG-1) e Ciências Vegetais (IBG-2). Participaram também no estudo investigadores das equipas da Prof.ª Dra. Julia Frunzke no IBG-1, da Dra. Borjana Arsova no IBG-2 e do Prof. Dr. Guido Grossmann do Instituto de Biologia Celular e Interacional da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf.
A planta-modelo utilizada foi a Arabidopsis thaliana, uma espécie aparentada com a colza e a couve, frequentemente utilizada na investigação. As plantas foram infetadas com o agente patogénico bacteriano Xanthomonas campestris pv. campestris. Algumas das plantas infetadas receberam adicionalmente um bacteriófago adequado.
O resultado: as plantas infetadas que foram tratadas com fagos cresceram, durante o período de estudo, de forma semelhante às plantas de controlo não infetadas. Os fagos não se limitaram a reduzir o número de bactérias nocivas. As bactérias também apresentaram uma menor virulência — ou seja, eram menos patogénicas. Ao mesmo tempo, a resposta imunitária das plantas foi menor do que nas plantas infetadas sem fagos. Isto sugere que as plantas sofreram menos com a infeção.
Abordagem com potencial de aplicação
A investigação baseia-se em trabalhos anteriores, nos quais os cientistas de Jülich já tinham isolado novos fagos contra importantes patógenos bacterianos das plantas. Além disso, investigaram como esses fagos podem ser acumulados na superfície das sementes. Daí surgiu já uma oferta tecnológica do Centro de Investigação de Jülich, que pode ser alvo de investigação mais aprofundada em colaboração com parceiros interessados na sua aplicação: um revestimento de sementes com princípios ativos biológicos.
A ideia subjacente é simples e orientada para a aplicação prática: a proteção é aplicada diretamente com a semente. Se a planta jovem entrar posteriormente em contacto com bactérias nocivas, os fagos poderão já atuar no local. Seriam, assim, uma espécie de proteção biológica complementar desde o início.
Contribuição para a segurança alimentar
É precisamente no contexto das alterações climáticas que estas abordagens ganham importância. Ondas de calor, períodos de seca e outros fatores de stress podem enfraquecer as culturas e comprometer ainda mais os rendimentos. Já hoje, segundo estimativas, cerca de dez por cento da produção alimentar mundial é perdida devido a doenças bacterianas das plantas. Uma importante via de propagação desses agentes patogénicos são as sementes: os agentes patogénicos podem viajar na superfície ou no interior das sementes e infetar as plantas jovens logo na fase de germinação. É precisamente aqui que entra a oferta tecnológica de Jülich. Através de um revestimento das sementes com substâncias ativas biológicas, como os bacteriófagos, este ciclo de infeção poderá, no futuro, ser interrompido numa fase precoce.
Os resultados de Jülich e Düsseldorf mostram que os bacteriófagos podem fazer mais do que apenas reduzir o número de bactérias nocivas. Aparentemente, influenciam também a interação entre a planta e o agente patogénico: a planta mantém-se mais resistente, enquanto as bactérias causam menos danos. Desta forma, os investigadores criam uma base importante para novas estratégias sustentáveis na proteção fitossanitária.
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