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Cogumelos a serviço da agroecologia

A simbiose entre raízes de plantas e fungos micorrízicos forma uma vasta rede subterrânea, há muito ignorada por nossas práticas agronômicas.

 

De acordo com Pierre-Emmanuel Courty e seus colegas (Sophie Trouvelot e Daniel Wipf), do Instituto Nacional de Pesquisa em Agricultura, Alimentação e Meio Ambiente (INRAE) e da Universidade da Borgonha (uB ), é hora de levar essa rede micelial em consideração.

 

É hora da ecologia da reconciliação. Devemos produzir com a natureza, e não mais contra ela. Nesse contexto, as redes micorrízicas (do grego mukês , “cogumelo” e rhiza , “raiz”) podem ser uma alavanca para a agricultura de amanhã, conciliando ecologia e produtividade. Seja no manejo sustentável dos recursos do solo, no manejo integrado de pragas , na melhoria da qualidade da alimentação animal e humana ou na preservação das funções do ecossistema proporcionadas pela biodiversidade microbiana ...

 

Trocas em total discrição, entre cooperação e competição

 

As plantas se comunicam através da alelopatia: todas as interações bioquímicas realizadas pelas plantas entre si ou com microorganismos. Isso permite que eles gerenciem seus recursos para garantir a sobrevivência da espécie, monopolizá-los às custas de outros, proteger-se de predadores ou até mesmo limitar a transmissão de patógenos, graças às famosas "rachaduras da timidez" das árvores, por exemplo . Assim a nogueira reduz o desenvolvimento de uma cobertura vegetal ao liberar juglona, ??a acácia emite compostos voláteis para evitar que predadores comam suas folhas.

 

As aplicações da alelopatia na agroecologia são objeto de muitos estudos, principalmente em torno da busca por herbicidas e substâncias naturais de crescimento . Existe, no entanto, um meio de comunicação alelopática ainda pouco estudado: a rede micelial que liga as raízes das plantas – sendo o micélio o aparelho vegetativo dos fungos, composto por filamentos denominados hifas. E suas trocas não se limitam a enviar sinais para orquestrar o comportamento das plantas... É uma verdadeira troca de recursos que ocorre sob nossas culturas!

 

Cada vez melhor decifradas, essas interações bioquímicas saem das sombras... Em seu livro publicado em 2017 sobre A Vida Secreta das Árvores, Peter Wohlleben leva-nos a este mundo subterrâneo, na encruzilhada da imaginação e da ciência. Muito antes de nós, as plantas desenvolveram um complexo sistema de trocas, o micélio dos fungos micorrízicos formando uma espécie de rede, invisível na superfície, conectando as plantas umas às outras como a rede da Internet que entrelaça territórios. Presentes em muitos ecossistemas naturais, tanto agrícolas quanto florestais, os fungos micorrízicos formam associações simbióticas, micorrizas, com as raízes de mais de 90% das plantas terrestres (com exceção das Brassicaceae, como colza ou repolho, e Chenopodiaceae, como beterraba).

 

Duas famílias de micorrizas

 

A micorriza é uma simbiose mutualista: cada parceiro se beneficia da associação. Os cogumelos aproveitam o carbono fixado pela planta através da fotossíntese – estima-se que até 20% do carbono possa ser transferido para eles – e em troca fornecem elementos minerais (fósforo, nitrogênio, enxofre, potássio…) e água, aumentando assim sua resiliência a estresses bióticos e abióticos.

 

Existem dois tipos principais de simbiose. A primeira, herdada de plantas terrestres ancestrais e com 450 milhões de anos, é a mais difundida e a mais estudada. É formado por fungos do grupo Glomeromycetes. Não formando estruturas macroscópicas – reconhecíveis a olho nu – permanecem relativamente desconhecidas para os amantes da natureza. Ainda interagem com as raízes de 80% das plantas terrestres, principalmente em sistemas agrícolas e agroflorestais. Esses fungos se desenvolvem entre e dentro das raízes, atravessando a parede celular, formando assim uma estrutura em forma de pequena árvore, o arbúsculo. Eles são chamados de fungos endomicorrízicos arbusculares. Muito flexíveis, podem colonizar todas as plantas,

 

A segunda grande simbiose, chamada ectomicorriza, é formada por certos fungos do grupo Ascomycetes, como a trufa, e Basidiomycetes, como o boleto. Associam-se às raízes de 10% das plantas, principalmente em florestas boreais e temperadas. Como o nome sugere, eles crescem fora das células da raiz e se formam como mangas de dedo mindinho chamadas manto. Eles têm, em comparação com os fungos endomicorrízicos, uma maior especificidade de hospedeiro. Enquanto os fungos endomicorrízicos arbusculares são inteiramente dependentes de sua planta hospedeira para sua nutrição de carbono, o micélio dos fungos ectomicorrízicos pode crescer sem uma planta hospedeira, pois tem a capacidade de absorver carbono do solo.

 

Interações complexas todas em equilíbrio

 

As plantas seriam como estações de metrô conectadas por uma rede subterrânea de galerias permitindo a troca de nutrientes. Esta rede de fungos pode ligar as raízes de diferentes plantas, sejam ou não da mesma espécie: arroz, tomate, morango, alfafa ou mesmo banana podem, por exemplo, ser colonizados pelos mesmos fungos, e então formar uma rede micelial comum ( CMN).

 

A análise dessas trocas subterrâneas não é fácil. Embora listar a incrível diversidade de simbioses esteja ao nosso alcance, entender as funções específicas de cada organismo é menos importante. Inicialmente, é necessário identificar os fungos presentes nas raízes das plantas vizinhas, e conseguir cultivá-los para que sistemas simplificados se desenvolvam em estufas: duas plantas de espécies diferentes ligadas por um fungo micorrízico, por exemplo. Trata-se, então, de variar as espécies de cogumelos para identificar os serviços prestados e complicar gradualmente o sistema. Graças a essas “comunidades sintéticas”, as simbioses micorrízicas são estudadas caso a caso e sob condições controladas.

 

Pudemos assim entender que as trocas carbono-nutrientes são todas únicas, e dependem tanto da planta hospedeira quanto dos fungos micorrízicos. De fato, a alocação de carbono estaria ligada à atividade fotossintética de cada planta. Essa alocação forneceria ao fungo carbono produzido em excesso durante a fotossíntese sem que a planta recebesse mais nutrientes em troca. As trocas se assemelhariam ora ao comércio desigual, ora ao comércio justo... São proteínas de transporte, presentes nas membranas das células desses organismos (plantas e fungos), que regulam o fluxo de nutrientes, como torneiras microscópicas.

 

Em casa de vegetação, em uma simples interação planta-fungo, a redução na alocação de carbono leva a uma redução na colonização das raízes pelo fungo. Por outro lado, mostramos que quando duas plantas estão conectadas por uma rede, a redução na alocação de carbono não retarda o crescimento do fungo porque ele pode extrair carbono da planta vizinha. Haveria, portanto, por um lado, plantas adultas que produzem carbono em excesso e fazem com que a rede se beneficie dele e, por outro lado, plantas limitadas em carbono que o sugam. Como a natureza sempre tende ao equilíbrio, essas plantas "parasitárias" não afetam os demais indivíduos ligados aos fungos micorrízicos.

 

um sistema de infusão

 

Esta cooperação subterrânea deve ser levada em conta em nossas práticas agrícolas: favorecendo a semeadura sob cobertura, que consiste em semear na safra anterior sem trabalhar o solo previamente, ou simplesmente evitando arar muito profundamente ou deixar o solo descoberto, a integridade das redes miceliais é então preservado. As mudas podem assim se conectar a um fungo fisiologicamente ativo, como uma enfermeira, e rapidamente se beneficiar dos serviços ecossistêmicos fornecidos pela micorriza, em particular a transferência de água e elementos minerais do solo. Eles não precisam mais esperar que um esporo de fungo germine e encontre suas raízes, ou consumir energia na construção de uma nova rede. Um sistema de infusão sempre existiu em nossas culturas, basta se conectar a ele.2 através da fotossíntese, pode então se tornar uma fonte de carbono para mudas jovens – verdadeiros sumidouros de carbono – que têm acesso reduzido à luz.

 

Entre economia de tempo e economia de energia, a malha micorrízica permite que as plantas cresçam mais rapidamente. Os fungos endomicorrízicos arbusculares melhoram assim o rendimento e a qualidade dos produtos e até o tamanho de certos tubérculos.

 

Um papel de sentinela

 

Além desse papel nutricional, as redes micorrízicas também têm função protetora. Porque os sinais alelopáticos não são apenas aéreos... Eles também são subterrâneos, transmitidos pelos labirintos de hifas que conectam as plantas. Por exemplo, uma planta de tomate pode enviar sinais para outras plantas conectadas à rede para avisá-las para se prepararem para o ataque de uma lagarta como Spodoptera litura, ou um fungo patogênico como Alternaria solani .

 

A rede micorrízica permite assim a comunicação entre as plantas através de uma variedade de hormônios vegetais que induzem uma resposta defensiva nas plantas, como a síntese de compostos tóxicos contra pragas e patógenos. Embora o sinal exato ainda seja desconhecido para nós, nossos experimentos sob condições controladas mostraram a existência desses mecanismos de sinalização subterrâneos, que constituem um potencial considerável no combate a parasitas e pragas de culturas.

 

Este papel de sentinela só é possível se a rede micorrízica permanecer permanentemente alerta e fisicamente intacta. Nossos experimentos provaram de fato que quebrar uma rede micorrízica por aração profunda (˜ 50 cm) aumenta a sensibilidade das culturas a este tipo de ataque .

 

Atualmente, estamos trabalhando no papel da cobertura vegetal na agricultura orgânica e na agricultura de conservação – a meio caminho entre as práticas convencionais e orgânicas. Essas coberturas, muitas vezes compostas por plantas herbáceas, são um reservatório de diversidade de fungos endomicorrízicos. E quem diz diversidade diz funções associadas... Temos em curso projectos na área agroflorestal e viticultura, onde procuramos plantas de cobertura que promovam o estabelecimento de uma rede micelial entre as plantas da vinha, permitindo assim uma transferência de nutrientes e esta “protetora” efeito. Ainda na viticultura, trabalhamos os sinais enviados de uma planta para outra:

 

Finalmente, e como em todas as disciplinas científicas, uma abordagem holística dá frutos: é necessário ir além do organismo para considerar o holobionte (do grego holo , "tudo" e bios , "vida"), ou seja, a planta e os microrganismos com o qual interage. De fato, os fungos podem melhorar a qualidade dos produtos quando combinados com bactérias presentes no solo. Sobre este assunto, participámos num estudo sobre morangos: ao criar comunidades sintéticas com diferentes associações (uma bactéria e um fungo de cada vez), conseguimos demonstrar que uma delas favoreceu as propriedades organolépticas do morango.

 

Todos esses resultados e hipóteses provenientes de experimentos sob condições controladas, ainda estamos longe de entender a importância ecológica dessas trocas na escala de um ecossistema... contexto das mudanças climáticas. Os cogumelos não disseram sua última palavra!

 

Pierre-Emmanuel Courty, Sophie Trouvelot e Daniel Wipf

 

Pierre-Emmanuel Courty é pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisa Agronômica da UMR Agroecology de Dijon . É especialista em redes micorrízicas e na análise de comunidades fúngicas micorrízicas.

 

Sophie Trouvelot é professora de ciência da vinha no Instituto Universitário Jules Guyot (Dijon). A sua especialização baseia-se no estudo da imunidade da videira, sua estimulação ou seu enfraquecimento durante a expressão de patologias (particularmente dieback).

 

Daniel Wipf, professor da Universidade da Borgonha , lidera uma equipe de pesquisa dentro da agroecologia UMR de Dijon. Ele é especialista no estudo das trocas de nutrientes e dos mecanismos subjacentes durante a micorriza arbuscular.

 

CAIXA

Redes micorrízicas até onde a vista alcança…

 

O comprimento do micélio extra-radicular – ou seja, as hifas que emanam da raiz – produzido por fungos endomicorrízicos arbusculares, varia consideravelmente de acordo com a espécie (de 2 a 20 metros por grama de solo em média), mas às vezes pode chegar a centenas de metros de hifas por metro de raiz. A planta hospedeira também influencia o crescimento do micélio; o mesmo cogumelo produzirá 3-4 mm por dia quando combinado com tomilho, mas até 738 mm por dia quando combinado com trevo subterrâneo.

 

Os fungos ectomicorrízicos, por outro lado, podem ser classificados morfologicamente de acordo com sua produção de micélio extra-radicular: a maioria produz de 10 a 100 metros de hifas por grama de solo, e alguns chegam a produzir rizomorfos – hifas tubulares agregadas . É provável que as redes micorrízicas sejam onipresentes na natureza…

 

Fonte:larecherche (França) em 23-11-2020 <https://www.larecherche.fr/ecologie-biologie/les-champignons-au-service-de-lagro%C3%A9cologie>

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