Leguminosas e rizóbio: a combinação perfeita

por Jean-Marc Sanchez

Diretor de marketing técnico

Embora a produção de fertilizantes de hidrogênio tenha impactos ambientais significativos, os rizóbios são uma ferramenta muito valiosa. Essas bactérias, que vivem em simbiose com as raízes das leguminosas, têm a capacidade de fixar nitrogênio e torná-lo disponível para as plantas.

Essa simbiose entre leguminosas e rizóbios é, por isso, de interesse ecológico e agronômico.

Vamos começar com alguns fundamentos.

O ar na atmosfera contém 78% de nitrogênio em gás muito estável (N2) que as plantas não conseguem assimilar diretamente.
No início do século XX, o processo haber-Bosch possibilitou a fixação de nitrogênio do ar em forma sólida e assimilável em quantidades industriais. Isto permitiu, entre outras coisas, a produção de fertilizantes nitrogenados. Embora este seja um dos processos industriais mais importantes desenvolvidos naquela época, ele exerce um grande impacto ambiental.

No entanto, por milhões de anos, as bactérias têm sido capazes de fixar o nitrogênio atmosférico para benefício das plantas: rizóbios.

As bactérias do solo, do gênero Rhizobium, são portanto, uma solução alternativa e/ou complementar ao uso de fertilizantes nitrogenados convencionais.

1 - Uso do rizóbio na agricultura

Plantas da família das leguminosas possuem uma grande vantagem: elas conseguem estabelecer uma simbiose com bactérias do gênero Rhizobium no solo.

Como fazer isso?

Ao ter contato com os rizóbios, a planta formará pequenos órgãos nas raízes, chamados nódulos, nos quais as bactérias podem se alojar e que se tornarão verdadeiras mini-fábricas produtoras de nitrogênio assimilável.

Uma relação de benefícios mútuos se estabelece entre as bactérias e a planta.

✅ Por um lado, a planta oferece às bactérias um nicho ecológico e fontes de carbono necessárias para o desenvolvimento delas.

✅ Em retorno, as bactérias fixam o nitrogênio atmosférico no solo e o transferem para a planta em uma forma que pode ser assimilada, a amônia NH3.

Nodosidades sobre raízes de feijão (Vicia Faba).

2 - As vantagens da simbiose entre leguminosas e o rizóbio

Além de suas vantagens ecológicas, a simbiose entre leguminosas e rizóbios é de verdadeiro interesse agronômico:

✅ Mais eficiência. Campos de leguminosas inoculadas com rizóbios geralmente terão melhor desempenho do que campos sem rizóbios.

✅ Solo mais rico. No fim da colheita, a decomposição das plantas ou os resíduos da colheita enriquecerão o solo com nitrogênio, que fertilizará naturalmente os campos.

No entanto, é importante saber que, para que a simbiose se estabeleça, muita energia da planta hospedeira é necessária, o que nos dá parte de seu trabalho de fotossíntese para as bactérias ao emitir exsudatos (açúcares) no nível de suas raízes para atrair e reter essas pequenas parceiras

3 - Cinco gêneros de Rhizobium e suas plantas hospedeiras

Rhizobium não é só o parceiro de qualquer um!

não, um rizobium não se associa com qualquer um!

Deve ser notado que os rizóbios são diferentes dependendo de cada leguminosa, ou seja, um Rizobium de soja não será capaz de estabelecer uma simbiose com uma ervilha (e vice versa).

E apesar deste processo funcionar bem para as leguminosas, cuidado com os “vendedores de sonho” que oferecem estas bactérias para outras culturas.

A família das leguminosas (Fabaceae) inclui mais de 18 mil espécies diferentes.

Essas plantas são muito ricas em proteínas e amplamente utilizadas na alimentação de humanos e animais.

Na agricultura, há duas categorias de leguminosas: leguminosas de forragem (alfafa, trevos) e leguminosas de grãos (feijões, ervilhas, sojas, favas).

Há cinco gêneros de Rhizobium, cada um deles com afinidade com um tipo específico de planta hospedeira.

🌱 Rhizobium : trevos, ervilhas, favas e feijões

🌱 Mesorhizobium : lótus e acácia

🌱 Sinorhizobium : medicago, trigonella e meliloto

🌱 Azorhizobium : Sesbania Rostrata

🌱 Bradyrhizobium : soja e mimosa

4 - Os principais estágios da simbiose

A interação começa com um intercâmbio de sinais moleculares específicos entre a planta e a bactéria.

Primeiro, a planta produz flavonoides. Essas moléculas irão disparar a produção de outras moléculas, chamadas de fatores de nodulação. O nódulo, por sua vez, irá disparar dois processos paralelos: a infecção da planta pela bactéria e a formação do nódulo pela planta.

Daí, segue-se um efeito dominó.

Os fatores de nodulação estimulam o crescimento de pelos absorventes que, por sua vez, se curvarão para formar uma estrutura em forma de gancho. É dentro dessa estrutura que as bactérias irão se multiplicar e formar uma “microcolônia”.

Então, a parede da planta irá se dissolver. Uma estrutura tubular, chamada de “cordão de infecção”, irá se formar. É através desse cordão que as bactérias conseguirão penetrar nas células da planta.

Quando liberadas no citoplasma das células da planta, as bactérias conseguem fixar o nitrogênio atmosférico.

Essa simbiose termina com a senescência dos nódulos, que é acompanhada pela redução na fixação do nitrogênio

A senescência depende do tipo de nódulo:

O nódulo de tipo indeterminado

Ele é formado por leguminosas de ambientes temperados, como a alfafa, a ervilha ou os trevos.

A configuração do tecido faz com que as células da planta se multipliquem na ponto do nódulo, dando-lhe um formato alongado.

O resultado? As células da planta não estarão no mesmo estágio de desenvolvimento ao mesmo tempo. Em termos concretos, isto significa que o envelhecimento do nódulo se inicia pela base, onde as células mais velhas estão localizada, em direção à ponta.

Les 4 zones du nodule indeterminé :
I—meristem
II—infection zone A—invasion zone B—pre-fixing zone
II–III—intermediate zone between the infection and nitrogen fixation zones III—nitrogen fixation zone C—efficient zone D—inefficient zone
IV—senescent zone.
L’image montre également l’architecture cellulaire du nodule: NC—nodule cortex NE—nodule endodermis NP—nodule parenchyma VB—vascular bundle – credit Ninjatacoshell

O nódulo de tipo determinado

Ele é formado por leguminosas de origem tropical, como sojas ou feijões.

Possui formato esférico.

Seu crescimento se deve a um aumento no tamanho das células da planta e não às divisões celulares. Portanto, as células do nódulo estão no mesmo estágio de desenvolvimento.

Praticamente, todas elas entram em senescência ao mesmo tempo.

NC—nodule cortex, NE—nodule endodermis, NF—nitrogen fixation zone, NP—nodule parenchyma S—senescent zone, VB—vascular bundle – credit Ninjatacoshell

Os principais estágios da simbiose podem ser resumidos da seguinte forma:

Infecção de leguminosas por rizóbios.
Maturidade dos nódulos.
Senescência dos nódulos.

5 - Eficiência de sementes inoculadas

Em geral, as bactérias do gênero e frágeis. A estabilidade delas na semente é fraca e não é garantida. Portanto, elas devem ser inoculadas na semente no último momento para serem eficazes.

Pelo nosso conhecimento atual, sementes pré-inoculadas não garantem boa sobrevivência.

class Eficiência das bactérias utilizadas na agricultura em geral, e daquelas do gênero Rhizobium em particular, depende da cepa selecionada (ver o artigo por que inocular as culturas) e do processo de manufatura.