Corante de beterraba ajuda biólogos a 'rastrear' fungos

Quase todas as plantas cultivadas formam associações com um tipo específico de fungo - chamado fungo micorriza arbuscular - no solo, o que expande muito a área da superfície de suas raízes. Essa interação mutuamente benéfica aumenta a capacidade da planta de absorver nutrientes vitais para o crescimento.

Quanto mais nutrientes as plantas obtêm naturalmente, menos fertilizantes artificiais são necessários. Compreender esse processo natural , como o primeiro passo para potencializá-lo, é um desafio contínuo de pesquisa. O progresso provavelmente renderá grandes dividendos para a produtividade agrícola.

Em um estudo publicado na revista PLOS Biology , os pesquisadores usaram os pigmentos vermelhos brilhantes da beterraba - chamados de betalaínas - para rastrear visualmente os fungos do solo enquanto colonizavam as raízes de uma planta viva.

“Agora podemos acompanhar como se desenvolve a relação entre o fungo e a raiz da planta, em tempo real , a partir do momento em que eles entram em contato. Antes não tínhamos ideia do que acontecia porque não havia como visualizar em uma planta viva sem o uso de microscopia elaborada ", disse o Dr. Sebastian Schornack, pesquisador do Laboratório Sainsbury da Universidade de Cambridge e co-autor sênior do artigo.

Para alcançar seus resultados, os pesquisadores projetaram duas espécies de plantas modelo - uma leguminosa e uma planta de tabaco - para que produzissem os pigmentos betalaína altamente visíveis quando os fungos micorrízicos arbusculares estivessem presentes em suas raízes. Isso envolveu a combinação de regiões de controle de dois genes ativados por fungos micorrízicos com genes que sintetizam pigmentos betalaína de cor vermelha.

As plantas foram então cultivadas em uma estrutura transparente para que o sistema radicular fosse visível e as imagens das raízes pudessem ser obtidas com um scanner de mesa sem perturbar as plantas.

Usando sua técnica, os pesquisadores puderam selecionar partes pigmentadas de vermelho do sistema radicular para observar o fungo mais de perto conforme ele entrava nas células vegetais individuais e formava elaboradas estruturas semelhantes a árvores - chamadas arbúsculos - que crescem dentro das raízes da planta. Os arbustos retiram nutrientes do solo que, de outra forma, estariam fora do alcance da planta.

Existem outros métodos para visualizar esse processo, mas envolvem desenterrar e matar a planta e o uso de produtos químicos ou microscopia cara. Este trabalho torna possível, pela primeira vez, observar a olho nu e com imagens simples como os fungos simbióticos começam a colonizar raízes de plantas vivas e habitam partes do sistema radicular das plantas ao longo do tempo.

"Esta é uma ferramenta nova e empolgante para visualizar este e outros processos importantes da planta. Os pigmentos de beterraba têm uma cor distinta, por isso são muito fáceis de ver. Eles também têm a vantagem de serem pigmentos naturais de plantas, por isso são bem tolerados por plantas ", disse o Dr. Sam Brockington, pesquisador do Departamento de Ciências Vegetais da Universidade de Cambridge e co-autor sênior do artigo.

Os fungos micorrizas estão atraindo um interesse crescente na agricultura. Esta nova técnica fornece a capacidade de 'rastrear e rastrear' a presença de fungos simbióticos em solos de diferentes fontes e locais. Os pesquisadores afirmam que isso permitirá a seleção de fungos que colonizam as plantas mais rapidamente e proporcionam os maiores benefícios em cenários agrícolas.

Compreender e explorar a dinâmica da colonização do sistema radicular da planta por fungos tem potencial para aumentar a produção de safras futuras de uma forma ambientalmente sustentável. Se as plantas puderem absorver mais nutrientes naturalmente, isso reduzirá a necessidade de fertilizantes artificiais - economizando dinheiro e reduzindo a poluição da água associada.