A fertilização reformula a relação árvore-fungo em florestas boreais
Como as mudanças nutricionais afetam a interação entre as árvores e os microrganismos do solo? Isso permaneceu uma caixa preta por muito tempo, mas um novo estudo lançou luz sobre essa associação enigmática. Isso mostra que o aumento da nutrição do solo altera a comunicação entre as árvores e seus fungos associados, reestruturando a comunidade fúngica associada às raízes com grandes implicações para a ciclagem de carbono na floresta.
O estudo foi publicado hoje na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Pesquisadores do Umeå Plant Science Center, uma colaboração entre a Universidade Sueca de Ciências Agrícolas e a Universidade de Umeå, lideraram o estudo e foram apoiados por pesquisadores do Laboratório de Ciência para a Vida da Universidade de Estocolmo e da Universidade de Uppsala.
Os avanços nas técnicas de sequenciamento tornaram possível capturar a dinâmica de como as raízes das árvores e seus parceiros fúngicos interagem entre si. Os pesquisadores da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas, da Universidade de Umeå e do Laboratório Ciência para a Vida compararam uma floresta que foi fertilizada continuamente ao longo de 25 anos com uma floresta não fertilizada. Eles analisaram a atividade do gene nas raízes das árvores e em mais de 350 espécies de fungos ao longo de uma estação de crescimento e revelaram que as árvores fertilizadas mudaram sua estratégia de comunicação e se tornaram mais hostis aos seus parceiros fúngicos. Como resultado, a comunidade fúngica deixou de ser dominada por especialistas para espécies mais versáteis.
“Nas florestas boreais pobres em nutrientes, as árvores dependem de fungos micorrízicos associados às raízes para seu suprimento de nutrientes e mantêm essa parceria por meio da troca de açúcares valiosos”, diz Simon Law, primeiro autor do estudo e ex-pós-doutorado no grupo de Vaughan Difficult Umeå Plant Science Center. “A fertilização do solo interrompe essa relação comercial sensível, fazendo com que as árvores desviem esses açúcares para seu próprio crescimento e defesa, com profundas implicações para a comunidade fúngica”.
Fungos tolerantes ao estresse são promovidos em solos fertilizados
Os pesquisadores mostraram que as árvores fertilizadas reduziram a atividade de genes que codificam as informações para proteínas exportadoras de açúcar, ao mesmo tempo em que reforçam os processos de defesa. As espécies de fungos micorhyzal especialistas que são altamente dependentes dos açúcares contendo carbono das árvores foram as mais atingidas. Ao aumentar seus processos de defesa, as plantas dificultaram ainda mais a colonização das raízes por esses fungos especialistas e tornaram-se menos abundantes.
Em contraste, espécies de fungos metabolicamente versáteis com menos dependência das árvores floresceram nas florestas fertilizadas. Esses fungos micorrízicos são caracterizados por paredes celulares resilientes e de cor escura que tornam os fungos mais resistentes ao estresse, mas também tornam as paredes celulares mais lentas para se decompor. Essa mudança na comunidade fúngica também influencia a ciclagem do carbono no solo porque os fungos especialistas desempenham um papel importante na decomposição do lixo vegetal. Foi demonstrado em outros estudos que a fertilização das florestas de coníferas do norte aumenta o armazenamento de carbono tanto nos tecidos das plantas acima do solo quanto no solo. Este novo estudo fornece insights sobre os mecanismos subjacentes dos processos de armazenamento do solo.
"É bem conhecido que a fertilização leva a um aumento no armazenamento de carbono nos tecidos acima do solo das árvores às custas da raiz abaixo do solo e da rede de fungos", explica Vaughan Hurry, professor da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas. "Mas o que este estudo mostra é a complexidade da comunicação entre a árvore e a comunidade fúngica associada - e destaca a importância da voz da árvore nessa interação".
Mudanças nutricionais afetam a ciclagem de carbono em florestas boreais
A floresta boreal dominada por coníferas circunda o Hemisfério Norte e contém o maior estoque de carbono terrestre da Terra, potencialmente desempenhando um papel vital na mitigação das mudanças climáticas. O aquecimento das temperaturas aumentará a decomposição do material morto no solo e, assim, aumentará a ciclagem de nutrientes. Isso afetará o estado nutricional das árvores e seus parceiros fúngicos associados.
Os pesquisadores mostram que a complexa relação entre as árvores e seus microrganismos associados precisa ser melhor compreendida para melhorar os modelos preditivos de como as mudanças nas condições ambientais afetam o ciclo de carbono e nutrientes nas florestas boreais.
Ponto de partida para muitos outros estudos
"A relação entre os diferentes organismos no solo é extremamente complexa e tem sido amplamente inacessível. A abordagem de sequenciamento que usamos nos permite sondar essas interações complexas em um nível molecular , nos dizendo quem está lá e o que eles estão fazendo", diz Nathaniel Street, segundo autor correspondente do estudo e professor associado da Universidade de Umeå. “A abordagem que usamos neste estudo oferece muitas novas possibilidades e acreditamos que, a longo prazo, isso nos permitirá entender melhor os mecanismos funcionais que impulsionam a dinâmica do ecossistema”.
A enorme quantidade de dados que os pesquisadores coletaram em seu estudo sobre raízes de plantas e microorganismos do solo é disponibilizada publicamente por meio de uma ferramenta online, o Boreal Rhizospheric Atlas, hospedado pelo Laboratório Science for Life.
Os pesquisadores podem acessar essa ferramenta livremente e explorar mais os dados. O plano futuro é incluir dados de estudos adicionais na ferramenta para esclarecer melhor a complexa relação entre plantas e microrganismos do solo .
Fonte: PHSYORG
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