Plantas lembram ataques

As plantas podem parecer passivas quando os insetos começam a alimentar-se delas, mas as suas estratégias de defesa podem ser surpreendentemente sofisticadas.

Algumas produzem toxinas, outras desenvolvem barreiras físicas e muitas libertam para o ar substâncias químicas que atraem os predadores dos insetos que as estão a atacar.

Novas investigações sugerem que as plantas de feijão-frade podem ir ainda mais longe. Após sofrerem danos causados ​​pelos minadores das folhas, parecem alterar o solo em redor das suas raízes de uma forma que ajuda a próxima geração de plantas a defender-se — mesmo quando estas plantas mais jovens nunca foram atacadas.

As plantas possuem múltiplas defesas

As plantas utilizam diversas estratégias para afastar os insetos famintos e os herbívoros de maior porte. Pequenos pelos podem retardar pragas de tamanho reduzido, espinhos podem desencorajar animais que pastam, e compostos químicos podem tornar as folhas desagradáveis ​​​​ou tóxicas. Algumas plantas também libertam odores específicos para o ar, conhecidos como voláteis vegetais induzidos por herbívoros (ou HIPVs, na sigla em inglês). Estas substâncias químicas podem atuar quase como um sinal de alerta.

Em vez de atacar diretamente a praga, a planta liberta um odor que atrai os inimigos naturais, como as vespas parasitóides. Estas vespas procuram insetos que se estejam a alimentar da planta e podem ajudar a reduzir os danos.

O ponto fraco deste sistema é que estes sinais transmitidos pelo ar geralmente desaparecem assim que a ameaça imediata deixa de existir. Por isso, os investigadores quiseram saber se as plantas seriam capazes de criar uma forma de defesa mais duradoura através do solo.

O solo pode armazenar informação

As raízes fazem muito mais do que absorver água e nutrientes. As plantas libertam continuamente misturas de compostos no solo que as rodeia. Estas substâncias, conhecidas como exsudados radiculares, influenciam os microrganismos que vivem nas proximidades das raízes. Estas comunidades microbianas podem, por sua vez, afetar o crescimento das plantas, a absorção de nutrientes e a resistência a doenças e pragas.

Estudos anteriores já tinham demonstrado que os danos causados ​​por insetos nas folhas podem alterar tanto a química das raízes como a composição dos microrganismos do solo. O que não era claro era se estas alterações poderiam proporcionar uma defesa útil para as plantas que crescessem posteriormente no mesmo solo.

O Feijão-frade Revela o Efeito

Os investigadores concentraram os seus estudos no feijão-frade, planta frequentemente atacada por insetos minadores de folhas. Já se sabe que esta planta liberta sinais aéreos que atraem as vespas parasitóides quando os minadores começam a alimentar-se das suas folhas.

Para investigar se esta resposta se poderia estender ao solo, os cientistas cultivaram novas plantas de feijão-frade em solo que tinha anteriormente albergado plantas danificadas por insetos ou plantas intactas. De seguida, analisaram a química da planta, a atividade genética, os compostos voláteis e as alterações no microbioma do solo.

Os investigadores também esterilizaram o solo e reintroduziram populações microbianas selecionadas, permitindo verificar se os microrganismos eram realmente os responsáveis ​​pelo efeito, em vez de estarem apenas associados a este.

Novas centrais obtiveram proteção

Os resultados revelaram uma diferença acentuada. As plantas de feijão-frade cultivadas em solo anteriormente ocupado por plantas danificadas por minadores de folhas atraíram mais vespas parasitóides, embora as novas plantas em si nunca tivessem sido atacadas. Também cresceram mais.

Isto significa que a interação da planta original com os insetos alterou o ambiente do solo de uma forma que beneficiou a geração seguinte. Os investigadores rastrearam este efeito através de uma cadeia de respostas biológicas iniciada pelo dano inicial nas folhas.

Uma hormona inicia a cadeia

Quando os insetos minadores das folhas danificavam as folhas do feijão-frade, o ataque ativava a sinalização por jasmonato. O jasmonato é uma importante hormona vegetal envolvida nas respostas a lesões e à herbivoria. Esta resposta hormonal levava as raízes a libertar maiores quantidades de dois compostos flavonóides: a daidzeína e a genisteína. Estes compostos, por sua vez, alteravam a comunidade microbiana em redor das raízes. Vários tipos de bactérias do género "Bradyrhizobium" tornavam-se mais abundantes no solo assim condicionado. Quando novas plantas de feijão-frade cresciam posteriormente no local, estes microrganismos em maior quantidade pareciam reativar as defesas relacionadas com o jasmonato.

O resultado era uma maior produção de um odor que atraía as vespas parasitóides. Na prática, a primeira planta modificava o microbioma do solo de modo a que as plantas subsequentes já estivessem mais bem preparadas para recrutar inimigos naturais dos insetos.

Defesa entre Gerações

Este mecanismo difere do sistema habitual de alerta aéreo de curta duração. Normalmente, uma planta liberta odores de defesa quando está a ser consumida. Aqui, no entanto, os investigadores descobriram que as plantas podiam atrair vespas parasitóides mesmo sem qualquer ataque imediato de insetos. A geração anterior tinha, de facto, preparado o solo.

Os investigadores descreveram-no como uma forma de feedback planta-solo, na qual os danos causados ​​pelos herbívoros deixam uma assinatura ambiental duradoura. Assim, esta influência defensiva pode estender-se para além quer da planta original, quer do período em que os insetos estiveram efetivamente presentes.

Os micróbios são essenciais

As experiências envolvendo solo esterilizado ajudaram a demonstrar que a comunidade microbiana era uma parte crucial do processo. O simples facto de o solo ter anteriormente albergado uma planta atacada não era suficiente se os microrganismos relevantes tivessem sido removidos. Quando os investigadores reintroduziam certas bactérias, a resposta de defesa regressava. Isto sugere que as plantas não armazenam esta "memória" sozinhas.

Em vez disso, o efeito surge de uma parceria entre as plantas, as substâncias químicas radiculares e os micróbios do solo. Esta relação pode representar um aspecto da biologia da defesa vegetal anteriormente subestimado.

Possíveis benefícios para a agricultura

As descobertas poderão, no futuro, ter aplicações agrícolas práticas. Se certas culturas conseguirem moldar deliberadamente a microbiota do solo para reforçar o controlo natural das pragas, os agricultores poderão estimular estas relações em vez de dependerem inteiramente de insecticidas de largo espectro.

Uma cultura poderá, potencialmente, ajudar a criar condições no solo que tornem as plantas futuras mais atrativas para os insetos benéficos. Isto poderia favorecer o controlo biológico de pragas e, ao mesmo tempo, reduzir a utilização de insumos químicos. No entanto, os investigadores salientam que as experiências envolveram apenas uma cultura e um sistema de pragas. Ainda não se sabe se outras plantas produzem o mesmo efeito.

O estudo acompanhou também o legado no solo durante apenas um ciclo; portanto, os investigadores ainda têm de determinar por quanto tempo a proteção perdura. Serão necessárias experiências de campo para verificar se o efeito persiste perante variações climáticas, diferentes tipos de solo e culturas sucessivas.

Uma Parceria Subterrânea

O estudo acrescenta uma nova dimensão à nossa compreensão de como as plantas reagem ao perigo. As suas defesas não se limitam a folhas, espinhos ou sinais de alerta químicos temporários; podem também modificar o ecossistema microscópico sob o solo.