Estudo mostra potencial para reduzir a dependência de fertilizantes não renováveis na agricultura

Uma enzima que pode ajudar a liberar fósforo de suas formas orgânicas foi identificada em um estudo do Instituto de Alimentos Sustentáveis da Universidade de Sheffield, publicado na principal revista científica PNAS .

A enzima tem o potencial de ajudar a reduzir o consumo de fertilizantes químicos de fosfato dos quais os sistemas globais de produção de alimentos dependem, mas são produzidos pela mineração de fontes inorgânicas não renováveis e cada vez mais caras de fosfato de rocha.

 

Todos os organismos da Terra, plantas e animais, requerem fósforo para um crescimento e desenvolvimento saudáveis, mas o uso contínuo de estoques limitados de fertilizantes químicos de fósforo não renováveis na agricultura ameaça o rendimento das colheitas e a sustentabilidade de nossos sistemas globais de produção de alimentos. A agricultura é o maior consumidor de fósforo não renovável, portanto, sua oferta limitada tem implicações importantes para a segurança alimentar global , biodiversidade e regulação climática.

 

A forma mais simples de fósforo em uso em fertilizantes é o fosfato inorgânico não renovável, pois infelizmente a disponibilidade de nutrientes de fosfato orgânico no ambiente é muitas vezes baixa o suficiente para limitar o crescimento natural de plantas e algas.

 

No oceano e no solo, a maior parte do fósforo total existe em formas orgânicas complexas, que requerem enzimas, comumente conhecidas como fosfatases, para liberar o fosfato para que plantas e algas possam usá-lo como nutriente.

 

Pesquisadores do Instituto de Alimentos Sustentáveis da Universidade identificaram uma fosfatase bacteriana única abundante no ambiente chamada PafA, que pode liberar com eficiência o fosfato usado em fertilizantes de suas formas orgânicas.

 

O estudo usou um modelo de Flavobacterium para analisar a função do PafA in vivo e mostrou que ele pode mineralizar rapidamente o fosfato orgânico natural independentemente do nível de fosfato, um processo que foi inibido com outras enzimas comuns, como PhoX e PhoA fosfatases, especialmente se já houver níveis residuais de fosfato ao redor.

 

O Dr. Ian Lidbury, do Instituto de Alimentos Sustentáveis da Universidade de Sheffield e do Centro de Pesquisa Ambiental Arthur Willis, diz que "o acúmulo de fosfato pode inibir a atividade enzimática nas fosfatases mais comuns, mas o PafA é único porque sua função não sofre fosfato se acumula."

 

"Como há uma alta ocorrência e diversidade de PafA no meio ambiente, tanto em ambientes terrestres quanto aquáticos, isso o torna um valioso recurso negligenciado para encontrar maneiras de ajudar plantas e animais a capturar nutrientes essenciais com mais eficiência e será crucial para nos ajudar reduzindo nossa dependência - e os danos causados pelo uso rápido - dos estoques limitados do mundo de fertilizantes químicos de fósforo não renováveis".

 

"Nossa pesquisa adicional irá investigar como o PafA funciona, já que as formas de Flavobacterium parecem ser particularmente ativas em comparação com outras. Portanto, entender isso é crucial para que possamos projetar enzimas otimizadas para uso na agricultura".

 

A equipe agora está trabalhando para investigar o que torna certas formas de PafA mais ativas do que outras, com o objetivo de projetar uma enzima que possa ser usada para promover a agricultura sustentável, fornecendo fontes orgânicas de fósforo mais prontamente disponíveis para plantas, com potencial para introduzi-lo na alimentação animal.

ais informações: Ian DEA Lidbury et al, A fosfatase insensível ao fosfato amplamente distribuída apresenta uma rota para a remineralização rápida de organofosforados na biosfera, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2118122119

Informações do jornal: Proceedings of the National Academy of Sciences - https://phys.org/journals/proceedings-of-the-national-academy-of-sciences/

Fonte: a Universidade de Sheffield em 12-04-2022