A necessidade de duplicar a produção mundial de alimentos até 2050 para alimentar 10 bilhões de pessoas é uma realidade. Com as limitações de expansão de área e os impactos negativos das mudanças climáticas, o aumento da produção requer melhorias nos rendimentos das culturas. Para que as plantas alcancem seu potencial produtivo, é crucial o controle de estresses, bióticos ou abióticos, preferencialmente por meio de tecnologias sustentáveis.
No contexto de pragas que atacam as plantas, uma estratégia importante para manter a alta produtividade é a capacidade da planta de tolerar ou resistir às pragas. Vários estudos recentes da equipe da School of Life Sciences da Tsinghua University e colaboradores de outras instituições levaram à identificação da conexão entre a percepção de diferentes patógenos pelas plantas e a ativação das respostas de defesa vegetal. Dois mensageiros secundários envolvidos na cascata de transdução de sinal foram caracterizados, os quais estão envolvidos na mediação de respostas imunológicas de plantas.
Essas descobertas abrem caminho para o desenvolvimento de moléculas bioativas que podem aumentar a resistência das plantas às pragas.
Estratégia das Plantas
No nível molecular, a principal estratégia imunológica empregada pelas plantas para perceber a presença de um patógeno envolve as proteínas conhecidas como “receptores de ligação a nucleotídeos ricos em leucina” (NLRs), produto dos genes de resistência, também conhecidos como “genes R”. Os NLRs são proteínas intracelulares ativadas no momento da entrada de microrganismos invasores nas plantas, desencadeando respostas imunológicas de defesa das mesmas. Eles podem atuar diretamente ou indiretamente no reconhecimento dos patógenos. Existem duas classes desses receptores, distintas pela presença de diferentes domínios na região N-terminal da proteína, sendo os CNLs que apresentam um domínio coiled-coil e os TNLs com o domínio N-terminal Toll/interleukin-1 receptor (TIR).
Os receptores do tipo “Toll” são moléculas intracelulares ou que apresentam uma região na superfície da membrana da célula vegetal, responsáveis pelo reconhecimento de estruturas microbianas ou fúngicas e na geração de sinais, que levam à produção das respostas de defesa vegetal, como morte celular no local da infecção ou uma reação de hipersensibilidade (HR). Essas reações iniciais são essenciais para a ativação das respostas imunes inatas.
Sabe-se que os receptores TNL e as proteínas TIR são enzimas induzidas por patógenos. As evidências sugerem que essas enzimas TIR participam na geração de substâncias mensageiras, que transmitem sinais para uma proteína imunológica (Enhanced Disease Susceptibility 1 – EDS1). No entanto, as identidades das moléculas precisas, geradas pelos TNLs ou TIRs, que estimulam as diferentes respostas imunes, eram obscuras até os estudos da equipe da Universidade de Tsinghua.
O mecanismo imunológico provoca uma resposta de hipersensibilidade, que culmina na restrição do crescimento do agente patogênico. Associado a isso – ou não – ocorre a morte das células do tecido próximo ao local da infecção, o que impede o fornecimento de recursos essenciais para o desenvolvimento do patógeno, levando ao controle da infecção no local.
Os Novos Avanços
Nos estudos dos cientistas da Tsinghua University, foi identificada a atividade de proteínas TIR-NLRs (TNLs). Além disso, também foi verificada a presença de proteínas menores, que igualmente, sinalizam à EDS1 para potencializar a resistência a doenças. Assim, pode-se dizer que a EDS1 funciona como um “centro de controle” que, dependendo dos tipos de proteínas com as quais interage, sinaliza às células vegetais para restringir o crescimento do patógeno ou provocar a morte celular, como formas de conter a infecção.
Particularmente, em dois dos estudos, os cientistas verificaram que a atividade dos módulos funcionais EDS1 – aqueles que levam à imunidade ou morte celular – pode ser desencadeada por enzimas TNLs, ativadas por patógenos dentro das células vegetais. Para identificar as moléculas menores produzidas por TNLs ou TIRs, e que atuam no EDS1, os cientistas reconstituíram componentes-chave da via de sinalização em células de insetos, um sistema que permite a produção e purificação de grandes quantidades de moléculas, que podem ser isoladas e caracterizadas.
Usando esta abordagem, os autores descobriram duas classes diferentes de moléculas geradas por ação de TNLs e TIRs. Estes compostos ligaram-se preferencialmente à proteína EDS1, ativando diferentes subcomplexos da mesma. Bingo! Ficou claro que diferentes subcomplexos de EDS1 reconhecem moléculas específicas produzidas por TIRs, que funcionam como produtos químicos transportadores de informação, para promover respostas de defesa pós infecção por patógenos.
Tecnologia Sustentável
O maior mérito dos estudos foi elucidar os modos de ação bioquímicos dessas pequenas moléculas, o que revela uma rota até então desconhecida na sinalização da imunidade das plantas.
Os receptores imunológicos TIR e as proteínas centrais EDS1 existem em muitas espécies agrícolas importantes, constituindo vários genes de resistência que estão presentes nas plantas e que são comumente explorados pelo melhoramento genético para produção de cultivares resistentes, por exemplo os genes de resistência a oídio e a fitóftora, recentemente clonados. A importância prática das pesquisas acima descritas está no fato de que as pequenas moléculas catalisadas por TIR, identificadas no estudo, podem ser empregadas como imunoestimulantes naturais para controlar doenças de cultivos agrícolas, em substituição aos pesticidas químicos sintéticos, uma forma mais sustentável de controle de pragas das culturas.
Sobre o CCAS
O Conselho Científico Agro Sustentável (CCAS) é uma organização da Sociedade Civil, criada em 15 de abril de 2011, com domicílio, sede e foro no município de São Paulo (SP), com o objetivo principal de discutir temas relacionados à sustentabilidade da agricultura e se posicionar, de maneira clara, sobre o assunto.
O CCAS é uma entidade privada, de natureza associativa, sem fins econômicos, pautando suas ações na imparcialidade, ética e transparência, sempre valorizando o conhecimento científico.
Os associados do CCAS são profissionais de diferentes formações e áreas de atuação, tanto na área pública quanto privada, que compartilham o objetivo comum de lutar pela sustentabilidade da agricultura brasileira. São profissionais que se destacam por suas atividades técnico-científicas e que estão dispostos a apresentar fatos, baseados em verdades científicas, para comprovar a sustentabilidade das atividades agrícolas.
A agricultura, por sua importância fundamental para o país e para cada cidadão, tem sua reputação e imagem em construção, alternando percepções positivas e negativas. É preciso que professores, pesquisadores e especialistas no tema apresentem e discutam suas teses, estudos e opiniões, para melhor informação da sociedade. Não podemos esquecer que a evolução da civilização só foi possível devido à agricultura. É importante que todo o conhecimento acumulado nas Universidades e Instituições de Pesquisa, assim como a vasta experiência dos agricultores, seja disponibilizado à população, para que a realidade da agricultura, em especial seu caráter de sustentabilidade, transpareça.
