Pesquisa revela como patógenos inativam sistema de defesa de plantas

Descobertas divulgadas na Nature Communications contribuem para aumentar produção de bioquímicos e ajudam no combate a pragas agrícolas

Agência FAPESP – Em artigo divulgado na revista Nature Communications, pesquisadores brasileiros detalham como a bactéria causadora do cancro cítrico, a Xanthomonas citri, metaboliza compostos tóxicos relacionados à lignina – molécula presente na parede celular das plantas, conferindo-lhe resistência, rigidez e proteção contra patógenos. Os resultados, portanto, ajudam a entender como o microrganismo age para superar o sistema de defesa vegetal.

O estudo foi conduzido com apoio (projetos 19/06921-7, 19/08590-8, 22/01070-1 e 21/07139-0) da FAPESP no Laboratório Nacional de Biorrenováveis do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNBR-CNPEM), no âmbito de um projeto que busca aumentar a produção de bioquímicos e outros produtos a partir de biomassas. Seus resultados também poderão auxiliar no combate a doenças que afetam a agricultura, em especial a cultura de cítricos.

Como explicam os autores, a pesquisa visa o desenvolvimento de fábricas microbianas capazes de transformar biomassas vegetais em biocombustíveis, bioquímicos e outros biomateriais, como etanol e bioplásticos. Este trabalho recente enfocou microrganismos pouco estudados, buscando-se entender todas as etapas enzimáticas necessárias para transformar os blocos de construção da lignina em outros produtos químicos.

“Enquanto muitos estudos se concentravam em bactérias de solo, havia uma lacuna no conhecimento sobre patógenos de plantas, o que levou a equipe a se concentrar nesse aspecto”, explicou à Assessoria de Imprensa do CNPEM Priscila Oliveira de Giuseppe, autora principal do artigo.

A pesquisa não só avança na compreensão fundamental do metabolismo de compostos aromáticos, mas também abre novas possibilidades para aplicações biotecnológicas. "Queríamos explorar o inexplorado e entender como a Xanthomonas citri supera o desafio da toxicidade dos compostos de lignina e os transforma em outras moléculas de interesse industrial, um tema pouco abordado na época”, disse.

O artigo descreve como a Xanthomonas citri processa três principais precursores da lignina, os álcoois p-cumarílico, coniferílico e sinapílico. E revela como essa bactéria se protege do efeito tóxico de alguns produtos da degradação dessas moléculas. Esses compostos desempenham um papel vital nas defesas das plantas contra patógenos e também têm potencial como fonte renovável de carbono para a produção de produtos químicos de base biológica.

Além da contribuição para a ciência fundamental, a descoberta de uma nova via metabólica na Xanthomonas citri abre perspectivas promissoras para o desenvolvimento de novas estratégias de manejo de doenças e produção sustentável de químicos.

Controle de pragas

A bactéria causadora do cancro cítrico tem um grande impacto na produtividade, sobretudo na cultura de laranja, muito suscetível à praga. Mas as implicações do trabalho se estendem para todo o setor agrícola, tanto no desenvolvimento de plantas mais resistentes a patógenos quanto em tratamentos para combate a pragas causadas por bactérias do gênero Xanthomonas.

Neste ano, a produção de laranja no cinturão citrícola de São Paulo e Minas Gerais deve ter uma queda de 24%, conforme estimativa do Fundo de Defesa da Citricultura (Fundecitrus), causada por doenças e pela seca. O Brasil, maior produtor mundial de laranja segundo a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO), é responsável por 21,5% da produção global, com São Paulo concentrando 77,2% da produção nacional. O Brasil responde por 79% do suco de laranja comercializado globalmente, segundo a Associação Nacional de Exportadores de Suco (CitrusBR).

O desenvolvimento da pesquisa pode ter aplicações ainda mais amplas na área agrícola, já que o gênero Xanthomonas engloba várias espécies que infectam diferentes outras plantas além da laranja, como morango, banana, feijão, cana-de-açúcar, repolho e muitas outras.

O artigo Resolving the metabolism of monolignols and other lignin-related aromatic compounds in Xanthomonas citri pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41467-024-52367-6.