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A biotecnologia aplicada à agricultura tem recebido grandes esforços para o desenvolvimento de soluções inovadoras que contribuam com a sustentabilidade do manejo de culturas de importância econômica.
Ao olhar atentamente para o solo, pode-se traçar um perfil microbiológico do ambiente através da descoberta dos microrganismos presentes, em determinadas condições e em determinado momento. A microbiota do solo, como é chamada, pode ser comparada a uma “fotografia”, que é tirada do solo ao analisá-lo, determinando toda a sua diversidade biológica. Através da combinação de avançadas técnicas de genética e biologia molecular, é feita a identificação e agrupamento desses microrganismos, muitos deles, inclusive, que jamais seriam identificados por técnicas de microbiologia clássica, uma vez que não podem ser cultivados.
A Biotrop, empresa parceira da 3tentos, desenvolveu uma plataforma para gerar os resultados que reflitam a qualidade do sistema agrícola em detrimento dessa microbiota: o Agrobiota. Baseada em análises metagenômicas, foi desenvolvido um pipeline de análises de dados provenientes do sequenciamento genético do DNA, que transforma os resultados em interpretações funcionais da atividade biológica encontrada na área, adentrando no microbioma desses solos.
Como o microbioma do solo auxilia no desenvolvimento agrícola
Por meio do DNA dos solos pode-se acessar inúmeras informações. Uma delas, é a identidade dos microrganismos, identificando benefícios ou malefícios que essas espécies causam ao ambiente. Ou ainda, por meio dos genes, identificar enzimas e outras moléculas capazes de modificar o meio a sua volta como, por exemplo, compostos capazes de solubilizar fósforo. Assim, ao extrair o DNA de uma amostra de solo e estudá-lo, é possível acessar seu perfil biológico e entender como está a sua saúde.
Com o Agrobiota, é possível identificar as áreas que diferem quanto ao manejo, e acessar quais práticas empregadas são benéficas ao sistema e práticas de manejo prejudiciais, que reduzem a população de microrganismos benéficos, ou promovem o aumento da frequência e espécies fitopatogênicas, indicando manejo corretivo ao sistema. Essas informações, provenientes do DNA do solo, são geradas por meio de análises de biologia molecular, genética e bioinformática, definidas como metagenômica do solo.
A metagenômica como ferramenta para conhecer a biodiversidade do solo
A metagenômica surge com o objetivo de revelar a composição da comunidade microbiológica de um certo ambiente sem a necessidade de cultivar estes microrganismos em laboratório. Através dessa técnica, a diversidade genética dos microrganismos de solos agricultáveis é analisada e, assim, é definido o seu microbioma. A técnica se dá início com a coleta e a extração de DNA do solo. Por ser crítica para todas as demais etapas da análise, deve ser realizada de forma bastante controlada.
Posteriormente, é feita a identificação de fungos e bactérias por meio da análise das regiões genômicas 16S rRNA e ITS, utilizados para a identificação a nível de gênero e espécies, funcionando como uma impressão digital de cada microrganismo. Após o sequenciamento desses genes, os dados são analisados por ferramentas de bioinformática.
As análises de Bioinformática se utilizam de bancos de dados para a identificação das espécies presentes na amostra, bem como as funções biológicas que elas apresentam. Assim, após todas essas análises, o time de pesquisadores é capaz de emitir um laudo com o perfil biológico do solo, apontando quais são os microrganismos presentes no ambiente do qual foram coletados e as suas funções relevantes para a agricultura.
A partir do princípio da metagenômica do solo, essa ferramenta é capaz de entregar um laudo no qual são obtidas as informações gerais do microbioma da área avaliada, calculada por meio de um índice, o Genetic Guided Hypothesis (GGH), que fornece um panorama geral da área, refletindo a “saúde” do sistema (Figura 1A).
A partir do entendimento dos aspectos gerais, os dados são trabalhados de forma mais aprofundada para cada uma das “dimensões” do microbioma do solo. No diagnóstico detalhado, são apresentados diversos grupos funcionais, dentro de Fertilidade e Agentes Biológicos, onde os microrganismos presentes nas áreas avaliadas são posicionados de acordo com o papel biológico que apresentam (Figura 1B). Assim, é possível se entender quais as funções estão deficitárias e quais estão em níveis adequados, posicionando o manejo em busca de restaurar a microbiota do solo e as lacunas em cada grupo funcional.
Junto a esses dados, também é possível elucidar os principais gêneros fitopatogênicos presentes na amostra, permitindo um manejo profilático para reduzir a possibilidade da ocorrência de doenças associados à presença desses agentes no solo (Figura 1C). No exemplo apresentado, há grande ocorrência de Fusarium, gênero de fitopatógenos de grande importância para diversas culturas agrícolas. Para essa situação, é recomendada a melhora da qualidade da microbiota pela aplicação de microrganismos biofungicidas, entre eles Bacillus velezensis, B. amyloliquefaciens e Trichoderma harzianum.
Por último, o Agrobiota adentra na diversidade filogenética dos solos estudados, baseando-se na ocorrência e frequência das espécies observadas (Figura 1C). Com isso, ao comparar a amostra com bancos de dados universais, é possível indicar o nível de biodiversidade do sistema e possibilitar interpretações que relacionem a prática do manejo com os resultados, trazendo conclusões sobre o que é favorável ou não à manutenção da diversidade do ambiente estudado.
Assim, se torna possível preencher lacunas não exploradas por outras técnicas e análises, otimizar e direcionar o manejo de áreas para atingir o máximo do potencial produtivo das culturas de importância agrícola. Com essa ferramenta, é possível posicionar produtos e práticas que contribuem para manutenção ou aumento da biodiversidade.
Figura 1: Exemplo de laudo obtido por meio do projeto Agrobiota (Reprodução: Biotrop)
(Foto de capa: Reprodução)
