As comunidades microbianas associadas as plantas (fitomicrobiomas), e particularmente as bactérias promotoras do crescimento de plantas (plant-growth promoting bacteria, PGPB) são decisivas na adaptação dos hospedeiros ao stresse e na melhoria da sua condição fisiológica. Este efeito benéfico é exercido através da expressão de enzimas e fito-hormonas, mobilização de nutrientes, remoção de poluentes tóxicos, atenuação das respostas de stresse, estímulo das defesas imunitárias e biocontrole de agentes fitopatogénicos.
A manipulação direcionada do microbioma (engenharia do microbioma) representa uma ferramenta biotecnológica promissora para a sustentabilidade da agricultura, face às ameaças de seca, aridez e salinização do solo decorrentes das alterações climáticas. O microbioma de halófitas tem sido estudado como modelo das interações subjacentes à contribuição de PGPB para a tolerância ao sal. PGPB halotolerantes isoladas destas plantas têm sido testadas com sucesso para atenuar o stresse salino dos seus hospedeiros naturais e de plantas de interesse agrícola.
O olival é uma cultura milenar nas regiões Mediterrâneo. A elevada tolerância de Olea europaea à aridez e seca, tornam o cultivo tradicional compatível com o regime de baixa precipitação destas regiões. No entanto, a produção intensiva, em olivais de alta densidade, requer irrigação artificial. A precipitação escassa pode não assegurar lixiviação do excesso de iões dissolvidos na água de irrigação, aumentando o risco de salinização do solo em torno das raízes. O. europaea é também relativamente tolerante à salinidade, mas níveis elevados de stresse salino afetam negativamente o crescimento e a produtividade e podem agravar a suscetibilidade a doenças, como a síndrome do declínio rápido da oliveira (Olive Quick Decline Syndrome, OQDS) causada por Xylella fastidiosa.
O objetivo desta proposta é demonstrar que a engenharia da rizosfera de uma cultura economicamente relevante (Olea europaea) com bactérias promotoras do crescimento (plant-growth promoting bacteria, PGPB) halotolerantes, pode contribuir efetivamente para aumentar a tolerância a stresse abiótico (salinidade) e bióticos (infeção com X. fastidiosa).
O plano de trabalho envolve duas fases: uma etapa descritiva (fenomenológica) de campo e uma etapa experimental (laboratorial). A etapa de campo inicial, pretende caracterizar o microbioma (endosfera e rizosfera) de oliveiras e de solos em áreas representativas de produção e será implementado em colaboração com um parceiro privado (CARB-Casa Agrícola Rui Batel). A etapa experimental, será implementada seguindo um desenho fatorial, para testar (i) inoculação com PGPB selecionado, (ii) aumento da salinidade do solo e (iii) exposição à bactéria fitopatogénica X. fastidiosa. As diferentes tarefas que compõem o plano de trabalho serão focadas na análise de alvos específicos: microbiomas, crescimento e condição fisiológica das plantas e suscetibilidade das plantas a doenças.
Este projeto propõe uma abordagem interdisciplinar, envolvendo uma equipa de microbiologistas, fisiologistas de plantas, bioquímicos e geólogos, que permitirá a compreensão das interações planta-bactéria sob as perspetivas fundamental (ecologia microbiana) e aplicada (engenharia da rizosfera): (a) compreensão do efeito da salinização do solo no microbioma da oliveira (rizosfera e endosfera); (b) formulação de inóculos para a atenuação do stresse salino em olival; (c) o desenvolvimento de uma ferramenta biológica de defesa contra a infeção por X. fastidiosa.
A proposta integra a experiência anterior da equipa em (a) microbiologia da rizosfera de halófitas, na perspetiva da potencial aplicação de PGPB halotolerante em agricultura salina ou tradicional; (b) interações planta-microrganismo subjacentes às respostas ao stresse e à infeção. Os membros da equipa colaboraram já noutros projetos e o relacionamento com a empresa encontra-se formalizado por um protocolo de colaboração. As Unidades de Investigação envolvidas (CESAM, QOPNA, GEOBIOTEC na Universidade of Aveiro e UVa-INIA na Universidade de Valladolid) reúnem as competências, infraestruturas e equipamentos necessários para a implementação das atividades.
A relevância do tema deriva da importância económica de O. europaea, das ameaças eminentes que se deparam ao cultivo de olival, da novidade das abordagens de engenharia de microbiomas em agricultura, e do óbvio alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da agenda das Nações Unidas para a década (por exemplo, OSD2 – Fome Zero; OSD8 – Crescimento Económico).
É esperado um significativo impacto dos resultados na comunidade científica e em operadores do setor produtivo. O aprofundamento do conhecimento sobre as interações entre bactérias e plantas cultivadas contribuirá para ultrapassar algumas das atuais das incertezas e limitações que restringem a aplicação mais generalizada da engenharia de microbiomas em agricultura.
