Divulgados dados do maior mapeamento de microrganismos associados a plantas dos campos rupestres

Estudo identificou mais de 257 mil espécies de bactérias e arqueias encontradas nas velózias – plantas que se desenvolvem em ambientes extremos de seca, calor e solo pobre. Resultados podem orientar iniciativas de conservação e soluções biotecnológicas para o manejo de solos em condições áridas

Agência FAPESP* – Pesquisadores apoiados pela FAPESP divulgaram na revista Scientific Data um conjunto inédito e abrangente de dados sobre microrganismos associados a plantas da família Velloziaceae nos campos rupestres brasileiros. Foram identificadas mais de 257 mil bactérias e arqueias – num dos maiores esforços já realizados de caracterização do microbioma de espécies de Vellozia, incluindo vários tecidos vegetais de quatro espécies diferentes, solos e estações do ano.

Os dados genéticos e seus metadados estão disponíveis em plataformas de acesso aberto: JGI GOLD, GenBank do National Center for Biotechnology Information (NCBI) e European Nucleotide Archive (ENA). Essas informações devem impulsionar pesquisas sobre interações planta-microrganismo e inspirar soluções biotecnológicas para a agricultura em cenários de mudanças climáticas.

O estudo ocorreu no âmbito do Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Os campos rupestres são ecossistemas singulares da região central do Brasil, caracterizados por condições extremas, como solos pobres em nutrientes e períodos de seca severa. Nesse ambiente desafiador, plantas da família Velloziaceae – muitas delas exclusivas desses locais – desenvolveram estratégias adaptativas distintas para lidar com a escassez hídrica. Há espécies de velózias do tipo ressurgente, que toleram a dessecação e se reidratam após a chuva. Outras são sempre-verdes, mantendo-se hidratadas mesmo durante a seca. O estudo investigou duas espécies ressurgentes, Vellozia nivea e Vellozia tubiflora, e duas sempre-verdes, Vellozia intermedia e Vellozia peripherica.

“Quando pensamos nas estratégias das velózias para lidar com a seca, percebemos que seria importante olhar além da planta em si e investigar também os microrganismos associados a ela – tanto os que estão na superfície dos tecidos quanto os que vivem em seu interior. Acreditamos que essa interação pode desempenhar um papel fundamental na adaptação das espécies a condições tão extremas”, explica Isabel Gerhardt, pesquisadora principal do GCCRC e da Embrapa Agricultura Digital, além de coautora do artigo.

Segundo Bárbara Biazotti, doutoranda no GCCRC que também assina o paper, o trabalho é pioneiro ao estudar as comunidades microbianas – em especial as bactérias – relacionadas a diferentes estratégias de tolerância à seca. “Ao investigar os microrganismos associados às plantas de Vellozia, identificamos uma excelente oportunidade de explorar a rica diversidade microbiana do Brasil, com potencial valioso para o desenvolvimento de novas tecnologias e produtos voltados à agricultura”, destaca.

O artigo descreve como os cientistas sequenciaram 374 amostras de folhas, bainhas secas, raízes aéreas e subterrâneas, além do solo. O foco foi mapear a diversidade microbiana em cada uma dessas partes. “Fizemos um esforço amostral abrangente para identificar todas as bactérias presentes nas diferentes partes das velózias e no solo”, explica Otávio Pinto, bioinformata do GCCRC. Os pesquisadores também realizaram análises metagenômicas do solo em diferentes períodos (chuvoso e seco), considerando ambas as estratégias adaptativas das plantas.

Os resultados sugerem que há mais de 257 mil diferentes bactérias no microambiente das velózias. “Parte desse número elevado de microrganismos identificados também é resultado do nosso esforço amostral abrangente, ao coletar material de diferentes partes das quatro espécies e em diferentes épocas do ano”, complementa Gerhardt.

A descrição completa dos perfis sazonais das bactérias associadas às velózias possibilitará investigar se há diferenças significativas entre os períodos seco e chuvoso, ou entre as espécies sempre-verdes e ressurgentes. Este é o próximo passo dos cientistas do GCCRC.

Ciência aberta e os artigos de dados

O estudo foi publicado no formato "descritor de dados", que prioriza o compartilhamento detalhado de informações para uso amplo pela comunidade científica. "Nosso objetivo foi disponibilizar os dados de forma organizada, em um padrão reconhecido internacionalmente e em um repositório aberto, para que outros pesquisadores possam testar suas hipóteses e realizar comparações entre diferentes estudos", explica Ricardo Dante, pesquisador principal do GCCRC, da Embrapa Agricultura Digital e autor do artigo.

"A ampla disseminação desses dados pode beneficiar não apenas a ecologia e a microbiologia, mas também estudos aplicados, como estratégias de conservação e biotecnologia para o manejo de solos em condições áridas", conclui Gerhardt.

O conjunto de dados está disponível para acesso público, permitindo que pesquisadores de diversas áreas possam explorá-lo e contribuir para a compreensão das adaptações das plantas e dos microrganismos nos campos rupestres.

Captação de fósforo em ambientes extremos

Além de abrigar uma flora altamente adaptada à escassez de água, os campos rupestres também são hábitat para bactérias capazes de tornar nutrientes escassos mais disponíveis para as plantas. Em estudo anterior, pesquisadores do GCCRC identificaram que microrganismos associados às raízes de espécies da família Velloziaceae (Vellozia epidendroides e Barbacenia macrantha) possuem maior número de genes relacionados à solubilização de fósforo quando comparados a outras espécies de plantas e ambientes. O fósforo é um nutriente essencial à sobrevivência vegetal, mas de difícil acesso em solos tropicais altamente intemperizados (leia mais em: agencia.fapesp.br/40344).

Essas bactérias funcionam como aliadas silenciosas das plantas, transformando compostos insolúveis de fósforo em formas absorvíveis, o que pode ser crucial para a persistência da vegetação em ambientes com solos pobres em nutrientes. O conhecimento dessas interações pode, futuramente, contribuir para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis voltadas à agricultura, como biofertilizantes que aumentem a eficiência do uso de fósforo em cultivos agrícolas.

O artigo Seasonal bacterial profiles of Vellozia with distinct drought adaptations in the megadiverse campos rupestres pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41597-025-04984-z.

* Com informações de Paula Drummond, do GCCRC.