Descoberta sobre proteínas pode ampliar o uso da fixação biológica de nitrogênio em feijão

Pesquisadores da Embrapa Agrobiologia (RJ) identificaram proteínas nas folhas do feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris) que são favorecidas quando ocorre o processo de inoculação com bactérias fixadoras de nitrogênio. Com isso, essas moléculas se tornaram valiosos indicadores do processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN), o que pode resultar em uma metodologia mais fácil, rápida e barata para programas de melhoramento de feijão. 

A descoberta faz parte de uma estratégia para identificar novos genótipos capazes de impulsionar o uso da FBN com o feijão no País. A técnica já é usada em 85% das lavouras nacionais de soja, cerca de 33 milhões de hectares, gerando uma economia anual de mais de US$ 8 bilhões por dispensar a aplicação de fertilizantes nitrogenados. A adoção da FBN nas lavouras de feijão ainda é bem inferior, em torno de 15%.

Considerando a importância do feijão para a alimentação dos brasileiros, investir nessa tecnologia pode trazer economia, sustentabilidade ambiental e impacto social importante no campo, uma vez que a leguminosa é cultivada, majoritariamente, por pequenos produtores. Isso porque a FBN é capaz de aumentar a produtividade e reduzir o custo de produção.

Ciência de ponta para garantir o feijão nosso de cada dia

As proteínas extraídas das folhas do feijoeiro foram analisadas por técnicas avançadas de identificação, em uma análise em larga escala conhecida como proteômica, com o objetivo de identificar proteínas que pudessem servir como marcadores em estudos futuros da FBN. 

“Comparamos plantas inoculadas com rizóbio (uma bactéria) a outras nutridas com nitrogênio mineral, e separamos aquelas proteínas cuja expressão era diferente entre essas plantas. Estudar a folha parece não ser muito intuitivo, já que é nas raízes que a bactéria se aloja. Porém, a folha é muito mais acessível”, conta o pesquisador da Embrapa Ederson da Conceição Jesus.

A metodologia atual para detecção da FBN pressupõe uma combinação de métodos que envolvem a coleta de nódulos e a aplicação de técnicas microbiológicas e isotópicas de alto custo, com resultados nem sempre robustos. O uso dessas proteínas vegetais como marcadoras da FBN poderá resultar em um procedimento muito mais fácil, rápido e barato para os programas de melhoramento do feijoeiro. 

“Queríamos encontrar algo que pudesse ser adaptado para métodos rápidos de detecção. Já existem processos similares, em outros contextos, para detecção de moléculas, como, por exemplo, em análises clínicas”, destaca o pesquisador.

Ao todo, foram identificadas 338 proteínas, sendo que quatro delas foram selecionadas como possíveis candidatas para identificar genótipos de alta resposta à inoculação com rizóbios. 

Além dessas, conforme esperado pela pesquisa, foi identificada uma proteína relacionada ao metabolismo de ureídos (substâncias que transportam o nitrogênio fixado pela bactéria dos nódulos para outras partes da planta), que também é induzida na presença de rizóbios. Justamente por possibilitar a detecção da FBN, esse conjunto de proteínas pode ser usado, por exemplo, na busca de cultivares de feijão mais responsivas ao processo.

Outro grande beneficiário da descoberta será o Plano Agricultura de Baixa Emissão de Carbono (Plano ABC), do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa), que tem a FBN entre os seus programas de atuação. Expandir essa tecnologia para uma cultura popular como a do feijão ampliaria o impacto do plano de maneira considerável.

FBN pode suprir parte do nitrogênio aplicado nas lavouras

Os pesquisadores pretendem buscar novas estratégias para maximizar a FBN no feijão, um dos alimentos básicos da população brasileira. Apesar de a técnica ter o potencial de suprir aproximadamente 70% do nitrogênio requerido pela planta, isso nem sempre ocorre no campo, sendo necessário o aporte de fertilizante nitrogenado, o que encarece a produção e aumenta a emissão de gases de efeito estufa. No caso dos agricultores familiares, muitos dos quais não usam fertilizante, a consequência muitas vezes é a baixa produtividade.

O estudo ainda está no início e mostra-se promissor. “Neste momento, atingimos nosso primeiro objetivo: identificar proteínas diferencialmente expressas na condição de FBN. Agora, precisamos validá-las em projetos futuros”, aponta Jesus. “Temos pela frente o desafio de desvendar seu papel no metabolismo da FBN e validar se realmente podem ser utilizadas como indicadoras”, completa o pesquisador, adiantando que algumas dessas proteínas também parecem estar envolvidas na resposta do feijoeiro à infecção por microrganismos. “É algo que precisaremos estudar em futuros projetos”, relata. 

Os estudos tiveram a colaboração de pesquisadores da Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF).

O que é inoculante?

O inoculante é um produto que contém grande quantidade de microrganismos benéficos às lavouras, promovendo o crescimento das plantas. Esse bioinsumo intensifica o processo natural de fixação biológica do nitrogênio, por meio do qual as bactérias que vivem no solo se associam às plantas, captam o nitrogênio do ar e o transformam em alimento para a planta. Em um pacote de inoculante, as bactérias estão em grande quantidade e esse processo se torna ainda mais intenso. Para cada planta há um inoculante específico, produzido a partir de bactérias selecionadas. 

Além da redução de custos e aumento de produtividade, o uso do inoculante no feijoeiro também resulta em ganhos para o ambiente, pela redução da emissão de gases de efeito estufa. 

Cultivo do feijoeiro apresenta contrastes

O Brasil é o maior produtor mundial de feijão, com uma produção média de 3,1 milhões de toneladas por ano. Produto típico da alimentação de brasileiros, cujo consumo anual per capita chega a 17 quilos, o grão é cultivado nas regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste e Nordeste. Com a maior parte da produção concentrada na agricultura familiar, o feijoeiro-comum apresenta contrastes de produtividade, principalmente devido à pouca ou quase nenhuma tecnologia empregada.

O cientista explica que, por se tratar de um produto rico em proteínas, o feijoeiro necessita de grandes aportes de nitrogênio para obter altas produtividades. Normalmente, os agricultores utilizam de 80 a 150 kg do nutriente por hectare. Mas, assim como todas as leguminosas, o feijoeiro também é capaz de realizar a fixação biológica de nitrogênio e suprir a demanda da planta de forma muito mais econômica.  

Os estudos sobre a fixação biológica de nitrogênio no feijoeiro indicam que o uso de inoculantes à base de bactérias pode aumentar a produtividade em até 25% nas pequenas propriedades produtoras de feijão. Nas lavouras tecnificadas, o biofertilizante pode garantir uma redução de 50% do adubo nitrogenado sem perda de produtividade.

Segundo a Associação Nacional dos Produtores e Importadores de Inoculantes (ANPII), que representa oito grandes indústrias brasileiras do setor, no ano passado foram vendidas 463 mil doses do produto em todo País. Atualmente, existem oito marcas disponíveis no mercado. 

De acordo com o consultor da ANPII Solon Araújo, apesar dos benefícios, a adoção da tecnologia pelos produtores de feijão ainda é muito baixa. Ele revela que a taxa de adoção nas lavouras de feijão é de 15 % e apenas três mil hectares são inoculados, enquanto na soja, 85 % das lavouras são inoculadas com bactérias fixadoras de nitrogênio. “Uma campanha conjunta das empresas e dos órgãos de pesquisa e assistência técnica poderia aumentar a taxa de uso”, sugere.