Pesquisadores da Universidade de Nova York identificaram uma proteína que atua como um sinal molecular de parada para a absorção de nitrogênio pelas plantas, uma descoberta que poderia eventualmente dar aos criadores um alvo genético para o desenvolvimento de culturas que utilizam fertilizantes de forma muito mais eficiente. O estudo, publicado no The Plant Cell, centra-se em um fator de transcrição chamado HHO5.
Como o HHO5 funciona como freio de nitrogênio
A equipe da NYU descobriu que o HHO5 informa à planta quando ela absorveu nitrogênio suficiente e pode parar de retirar mais do solo. Quando os níveis de nitrogênio na planta atingem um limite, a expressão de HHO5 aumenta e desencadeia uma cascata de alterações genéticas a jusante que efetivamente desligam o mecanismo de absorção. A proteína responde especificamente ao nitrogênio orgânico, a forma que as plantas usam para transporte-de longa distância, armazenamento e síntese de aminoácidos essenciais à nutrição humana.
"Ao identificar reguladores genéticos que são sensíveis a diferentes níveis e tipos de nitrogênio, descobrimos um fator regulatório que controla o uso de nitrogênio e uma chave para melhorar a absorção e assimilação de nitrogênio em nitrogênio orgânico nas plantas", disse Gloria Coruzzi, professora de Carroll e Milton Petrie no Departamento de Biologia e Centro de Genômica e Biologia de Sistemas da NYU e co-autora sênior do estudo.
Por que a eficiência do nitrogênio nas plantas é importante para os fertilizantes
As culturas a nível mundial utilizam apenas cerca de 30-50% do fertilizante azotado aplicado nos campos. O restante escapa para os cursos de água como escoamento de nitrato ou entra na atmosfera como óxido nitroso, um gás de efeito estufa cerca de 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono por unidade. Melhorar a eficiência do uso de nitrogênio nas plantas é um dos caminhos mais diretos para reduzir os custos de fertilizantes e os danos ambientais.
As abordagens atuais para melhorar a eficiência do uso de nitrogênio concentram-se principalmente no lado do solo: revestimentos de{0}liberação lenta, inibidores de nitrificação e tempo de aplicação preciso. A descoberta do HHO5 abre um caminho complementar ao visar a própria fiação regulatória da planta. Se os criadores puderem modificar a agressividade com que o HHO5 interrompe a absorção de nitrogênio, as culturas poderão extrair mais nitrogênio do solo antes que o freio seja acionado, reduzindo a quantidade de fertilizante não utilizado deixado para trás.
Da descoberta em laboratório à aplicação em campo
A equipe de pesquisa descobriu que diferentes formas de nitrogênio tiveram efeitos distintos nos níveis de expressão do HHO5. O nitrogênio inorgânico, a forma diretamente absorvida pelo fertilizante, desencadeou um padrão de resposta diferente do nitrogênio orgânico. Essa distinção é importante porque sugere que a via de sinalização tem nuances suficientes para que os criadores possam ajustá-la- sem interromper outros processos metabólicos.
A NYU registrou um pedido de patente cobrindo a pesquisa e seu uso potencial para melhorar a eficiência do uso de nitrogênio nas plantas. A universidade não divulgou discussões sobre licenciamento, mas a patente sinaliza intenção comercial.
A descoberta chega num momento em que os custos dos fertilizantes nitrogenados estão elevados globalmente. Os preços retalhistas da ureia nos EUA foram, em média, de 594 dólares por tonelada no início de agosto, de acordo com dados do USDA, e diminuíram apenas modestamente em relação aos picos de meados do{4}}ano provocados pela perturbação do Estreito de Ormuz. Qualquer melhoramento genético que permita às culturas extrair mais valor de cada tonelada de azoto aplicado afectaria directamente a economia agrícola.
Um campo crescente de pesquisa sobre eficiência de nitrogênio
O trabalho da NYU se enquadra em uma onda mais ampla de pesquisas sobre eficiência do nitrogênio. Um estudo da Purdue publicado em julho identificou um interruptor genético que controla a fixação de nitrogênio na soja, enquanto pesquisadores da Universidade Estadual de Washington relataram em maio que genes-de fixação de nitrogênio poderiam ser transferidos entre cepas bacterianas. Empresas como Pivot Bio, Intrinsyx Bio e Kula Bio estão comercializando abordagens microbianas para a fixação biológica de nitrogênio.
O que distingue a descoberta do HHO5 é o seu foco na sinalização da própria planta, e não no microbioma do solo. Visa um ponto de controlo regulamentar que existe em todas as plantas, e não apenas nas leguminosas, o que significa que qualquer melhoria poderia, teoricamente, ser aplicada às principais culturas de cereais, incluindo milho, trigo e arroz.
Ainda assim, traduzir a descoberta de um factor de transcrição numa variedade de cultura comercial normalmente leva uma década ou mais. O valor imediato está em fornecer aos cientistas de plantas um alvo genético específico e bem{1}}caracterizado para trabalhar à medida que buscam variedades que forneçam mais grãos por unidade de nitrogênio aplicado.
