Pesquisadores da Universidade Federal de Viçosa (UFV), em parceria com instituições estrangeiras, descobriram um mecanismo inédito de resistência cruzada entre vírus e bactérias em plantas. A descoberta pode gerar soluções de combate a doenças que causam prejuízos na agricultura.
A professora Elizabeth Pacheco Batista Fontes, do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UFV, lidera a pesquisa e conversou com o G1 sobre a descoberta, publicada em uma revista científica em novembro.
Resistência cruzada
Segundo Elizabeth, o trabalho foi desenvolvido através da resistência ativada contra vírus em plantas pela exposição prévia a bactérias. Isso significa obter imunidade a doenças diferentes do agente patogênico no qual ele foi exposto.
Essa estratégia antiviral ativada pela imunidade antibacteriana, de acordo com a pesquisadora, era algo até então desconhecido no meio científico. A descoberta tem potencial para gerar soluções de combate a doenças que causam prejuízos milionários na agricultura.
A primeira planta que foi utilizada para entender o mecanismo de resistência cruzada foi o modelo Arabidopsis, um gênero da família de plantas como couves e a mostarda.
Os pesquisadores demonstraram que a infecção de plantas não hospedeiras com bactérias leva ao acionamento de um mecanismo molecular por um receptor conhecido como NIK1, uma proteína, que tem como efeito colateral o comprometimento da atuação de certos vírus, que foi descoberta pelo mesmo grupo em 2015 e publicado na revista Nature.
Atualmente, Fontes informou que os estudos estão sendo realizados em tomateiros para aplicação destes conhecimentos e para impedir a ação do begomovírus.
De acordo com estudos da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), este tipo de vírus é transmitido por mosca-branca e causa danos devastadores em todo o mundo, principalmente em plantas de mandioca, algodão, tomate, pimentão e feijão. No Brasil, o combate ao begomovírus é especialmente importante em tomateiros e feijoeiros.
A pesquisadora apontou que a incidência e a severidade das doenças causadas pelo begomovírus em tomateiros tem aumentado consideravelmente nos últimos 20 anos, devido à alta taxa de mutações.
“Espera-se que as mudanças climáticas previstas alterem ainda mais a distribuição do inseto vetor, a mosca-branca, representando uma ameaça significativa à agricultura mundialmente. Portanto, esperamos que este mecanismo de resistência cruzada possa ser explorado como uma alternativa eficiente para se conseguir resistência contra begomovirus no Brasil e mundialmente. “, explicou Elizabeth.
O estudo também abre possibilidades de investigação de como esse processo ocorre no organismo de animais – inclusive em seres humanos. “Há semelhanças entre os nossos sistemas de defesa e os das plantas, o que permite vislumbrar, futuramente, desdobramentos que venham a ser utilizados em prol de nossa saúde”, afirmou Fontes.
A pesquisadora apontou como uma das principais vantagens da indução de resistência cruzada em plantas é que ela não é baseada em transgenia, ou seja, não são organismos geneticamente modificados, logo, o processo e o resultado no campo pode ser mais rápido.
Sobre os próximos passos, Elizabeth explicou que, no momento, os pesquisadores estão identificando bactérias não patogênicas de tomateiros a fim de selecionar aquelas que poderão ser utilizadas como prevenção natural contra begomovírus.
“Além disso, estamos identificando padrões moleculares de bactérias que podem acionar indiretamente o mecanismo de resistência ao vírus com ação preventiva na agricultura.”, finalizou a professora.
O desenvolvimento da pesquisa contou com a participação de 12 estudantes de doutorado, oito pós-doutores, quatro estudantes de mestrado e estudantes de iniciação científica, financiados com bolsas da Fapemig, CNPq e Capes e pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Interações Planta-Praga.
Além dos pesquisadores da UFV, a pesquisa contou com parcerias entre os institutos dos Estados Unidos, como Salk Institute of Biological Science e Texas A&M University, e o Huazhong Agricultural University, na China.
Os produtores rurais do Paraná que adotaram a tecnologia do Manejo Integrado de Pragas (MIP) reduziram em 50% as aplicações de inseticidas nas últimas seis safras. Além de contribuir com a preservação do meio ambiente e racionalizar o uso de agrotóxicos na cultura da soja, a técnica reduz o custo da produção e a intoxicação de agricultores, que são qualificados para a aplicação.
Enquanto muitos produtores adotaram, em média, quatro aplicações de inseticidas por ano, os integrantes do programa MIP fizeram apenas duas desde a safra 2013/2014. Com isso, foi possível postergar o tempo da primeira aplicação de 38 para 68 dias, em média, após o nascimento da planta. A ampliação desse período é importante, pois possibilita a preservação de alguns inimigos naturais das pragas.
A tecnologia de manejo integrado, desenvolvida pelo IAPAR, Embrapa e outros centros tecnológicos do país, é antiga, mas foi a partir da safra 2013/2014 que a Secretaria de Estado da Agricultura e do Abastecimento lançou a campanha Plante Seu Futuro. Com ela, aliou-se o conhecimento da pesquisa com a metodologia extensionista, usando-se em média 200 propriedades de referência por ano para reduzir o uso do agrotóxico e garantir mais segurança ao produtor.
Cada uma das unidades de referência é visitada pelos extensionistas durante todo o ciclo da cultura para monitoramento das populações de pragas e inimigos naturais. O trabalho de contagem é feito a partir da coleta em um tecido colocado sob as plantas. O MIP permite que o agricultor e o técnico identifiquem o número de insetos por amostra, avaliem o nível de desfolha causado por eles e tenham parâmetros sólidos para decidir a melhor hora de aplicar o inseticida.
PROPRIEDADES ACOMPANHADAS – Durante as safras 2013/2014 a 2018/2019 foram acompanhadas 853 propriedades, em 126 municípios paranaenses, que adotaram o Manejo Integrado de Pragas em soja. “As aplicações de inseticida nas áreas MIP, em volume 50% menor e 30 dias após o usual no Paraná, garantem o uso racional e tecnicamente criterioso do agrotóxico, tornando-se uma boa prática possível de ser multiplicada para todos os produtores como estratégia de aumento na renda”, afirmou o diretor-técnico da Secretaria da Agricultura, Rubens Niederheitmann.
Estudo realizado no sul de Mato Grosso do Sul demonstrou que controlar percevejos e lagartas da soja seguindo as orientações do Manejo Integrado de Pragas (MIP) aumenta a margem de lucro do produtor ao promover uma economia de pouco mais de R$ 125,00 por hectare. A pesquisa estimou ainda que se a prática fosse adotada em todas as lavouras de soja do Brasil – uma área de aproximadamente 33.228.400 hectares – poderia gerar um benefício econômico da ordem de R$ 4 bilhões, devido à economia com inseticidas e gastos com a aplicação dos produtos.
O entomologista Crébio José Ávila, pesquisador da Embrapa Agropecuária Oeste (MS), explica que apesar da eficiência do MIP-Soja na redução do uso de inseticidas nas lavouras, especialmente na última década, tem-se observado um retrocesso nos programas de manejo de pragas da soja. “Em alguns casos, houve um abandono dessa estratégia, que exige muita presença e atenção do produtor nos diversos estádios das lavouras, o que fez com que houvesse um aumento excessivo de aplicações de inseticidas nas plantações, com consequências indesejáveis do ponto de vista econômico, ecológico e ambiental”, explica.
Segundo o cientista, o uso do MIP pode contribuir indiretamente com melhorias na qualidade de vida da população, pois o emprego de estratégias limpas de manejo como o controle biológico natural no agroecossistema reduz a exposição ambiental aos químicos, uma vez que menos produtos são pulverizados anualmente. O pesquisador afirma que a prática contribui para a sustentabilidade social, econômica e ambiental.
Economia de mais de R$ 300 mi só no MS
A pesquisa realizou o monitoramento e o manejo integrado dos insetos-praga e de seus inimigos naturais nas lavouras do estudo, ao longo de duas safras consecutivas: em 2014/2015, no município de Caarapó; e na safra 2015/2016, em Dourados, ambos em Mato Grosso do Sul.
Em Caarapó, o trabalho foi conduzido em uma área de aproximadamente 70 hectares, enquanto em Dourados a área foi de 25 hectares. Duas áreas comparativas também serviram como referência para a pesquisa, ambas manejadas segundo as orientações do produtor, sem nenhuma interferência da equipe do MIP.
A pesquisa contou com apoio financeiro da Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (Fundect), em parceria com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), sendo o MIP conduzido pela bolsista do Programa de Desenvolvimento Científico Nacional (DCR), Viviane Santos, atualmente professora do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso do Sul (IFMS/Campus Dourados).
Santos explica que a análise do custo das aplicações de inseticidas para o controle de lagartas e de percevejos, nos dois ambientes de controle de pragas, comprovou que na área do MIP conduzida em Dourados na safra 2015/2016, houve uma economia de R$ 125,58 por hectare. “Na área estudada, se o produtor tivesse seguido as orientações do MIP em todos os 360 hectares de soja de sua propriedade, ele teria uma economia total de cerca de R$ 45 mil. Extrapolando-se esse valor de redução de custo para todo o estado de Mato Grosso do Sul, que na safra 2015/2016 teve uma área cultivada com soja de 2.430.000 hectares, o benefício econômico seria de mais de R$ 300 milhões”, estima Viviane Santos.
Menos risco ambiental
O uso do MIP extrapola os resultados econômicos e contribui para o controle biológico natural no agroecossistema, bem como reduz o risco de contaminação ambiental, uma vez que menos produtos são pulverizados no ambiente. Porém, o sucesso desse tipo de manejo exige dedicação, acompanhamento e presença do agricultor na lavoura. Sua adoção deve ter início antes mesmo da instalação da cultura, por meio da realização de monitoramento do grupo de pragas presentes na área a ser manejada para o plantio.
“A adoção e o manejo devem ser realizados conforme as recomendações técnicas da Comissão de Pesquisa de Soja da Região Central do Brasil visando garantir um controle efetivo de pragas em todos os estádios da cultura”, recomenda Ávila. “O ponto central do MIP consiste em monitorar a base da população de pragas amostradas e que se encontram presentes nos estádios da lavoura, observando-se os níveis de ação preconizados pela pesquisa. Por isso, a realização de pulverizações programadas de inseticidas com base em calendários deve ser evitada”, salienta o pesquisador.
Ávila explica ainda que entre as tecnologias sugeridas pelo MIP, destacam-se a observação de pontos simples, tais como: os níveis de ação estabelecidos pela pesquisa, especialmente em relação a lagartas e os percevejos; os métodos efetivos de amostragens e de monitoramento das pragas e de inimigos naturais; o controle biológico natural e aplicado na cultura; e a disponibilidade de produtos químicos e biológicos seletivos para serem aplicados quando for realmente necessário. Ele acrescenta ainda que o MIP-Soja também preconiza o cultivo das plantas transgênicas Bt que expressam proteínas que afetam insetos desfolhadores, como lagartas da soja e a falsa-medideira.
Controle biológico
“Nesse estudo observamos a presença de diversos inimigos naturais, como as aranhas, especialmente na área em que se conduziu o MIP. Elas são muito importantes para as lavouras de soja, pois são predadoras naturais que se alimentam de insetos-praga”, explica Santos.
Além disso, na área do MIP, em comparação com a área do produtor, observou-se também maior incidência do fungo Nomureae rileyi durante o início do mês de fevereiro. “Esse, também inimigo natural, é um fungo que ataca as lagartas da soja e a falsa-medideira, causando uma doença nesses insetos desfolhadores. Sua presença nas lavouras é muito importante, pois ajuda a combater pragas”, acrescenta Ávila.
Experiência e dedicação
O produtor rural de Dourados Maicon André Zorzo é o proprietário da área em que a pesquisa com o MIP foi conduzida na safra 2015/2016. Filho de agricultor e criado na lida do campo, ele conta que desde criança já ouvia falar sobre MIP e, por isso, acredita que esse tipo de manejo é uma estratégia que possibilita a redução do custo de produção, contribui com a sustentabilidade e permite o uso de insumos de forma racional.
“O produto químico tem um custo elevado e todas as vezes que for possível evitar seu uso será ótimo. Dessa forma, preservamos o meio ambiente e temos um nível menor de interferência. Esses produtos, se forem tecnicamente bem posicionados e utilizados somente quando houver de fato uma necessidade, não geram transtornos à natureza”, acrescenta.
“Nós, produtores, percebemos que temos alguns paradigmas que ainda precisam ser quebrados. No meu caso, eu continuei fazendo o manejo do meu jeito, e observei que, especialmente em relação às lagartas, eu poderia ter economizado muito com insumos. A frequência e a maneira como se faz o monitoramento semanal das lavouras permite que as aplicações sejam feitas somente quando for necessário, não de forma preventiva ou por uma questão de conveniência operacional”, destaca Zorzo.
Ele destaca que participar do trabalho de pesquisa foi uma experiência muito útil, que enriqueceu seus conhecimentos e possibilitou a adoção correta do MIP em suas propriedades. “No final da história, foram menos aplicações, menos custo e a produtividade foi idêntica. Creio que o com o MIP é possível fazer o controle de pragas de forma segura e sem prejuízos. Porém, o método exige dedicação e monitoramento”, relata.
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O que é MIP
O Manejo Integrado de Pragas (MIP) é uma prática agrícola que envolve o ambiente e a população da praga. O pesquisador da Embrapa Crébio José Ávila explica que o MIP utiliza diversas técnicas apropriadas ao manejo das lavouras com a finalidade de manter a população da praga em níveis abaixo daqueles que poderiam provocar danos econômicos. “O ponto central do MIP não é eliminar completamente os insetos-praga das lavouras, e sim realizar monitoramentos utilizando metodologia e frequência adequadas, com o objetivo de controlar os insetos-praga corretamente e no momento certo, evitando o desperdício ou excesso no uso de inseticidas nas lavouras”, esclarece Ávila.
As pesquisas com MIP-Soja tiveram início no Brasil nos anos 1970, por meio de parceria envolvendo diferentes instituições de pesquisa, como a Embrapa, e de extensão rural. Na época, estudos estabeleceram os níveis de dano para as principais pragas desfolhadoras e sugadoras na cultura da soja e recomendaram o uso de inseticidas apenas quando fosse necessário, ou seja, quando as populações das pragas estivessem iguais ou acima do nível de controle. Esses estudos foram aprimorados ao longo dos anos 1980, quando foi desenvolvido o controle biológico da lagarta da soja com o uso do Baculovirus anticarsia. Nos anos 1990, uma nova tática de manejo foi também incluída no MIP: o controle biológico dos percevejos fitófagos por meio do uso de parasitoides de ovos. Todas essas estratégias reduziram em mais de 50% o uso de inseticidas nas lavouras, sem quebra no rendimento de grãos da cultura.
Perdas com mancha amarela podem chegar a 50% no trigo e na cevada (Foto: Flávio Santana)
A mancha amarela é uma das principais doenças do trigo na Região Sul do Brasil, favorecida pelo plantio direto que garante alimento para o fungo entre os cultivos. Na última década, ela tem aparecido com maior frequência também nos cultivos da Europa e Canadá. O cenário de mudanças climáticas deixa em alerta importantes centro de pesquisa do mundo para o aumento na incidência de doenças no trigo, com a formação de parcerias na avaliação de novas tecnologias para controle de doenças emergentes no cereal mais plantado no mundo.
Em busca de um melhor controle da mancha amarela em trigo, a Embrapa e a Universidade de Aberystwyth (Reino Unido) criaram uma rede de colaboradores, com a participação da Universidade de Curtin (Austrália), Universidade de La Plata (Argentina) e a Epamig (Minas Gerais, Brasil). O projeto vai estudar a doença visando o desenvolvimento de ferramentas de identificação e detecção precoce da doença. Serão utilizadas tecnologias de fenotipagem rápida com sensores para captura de imagens dos sintomas de estresse por doenças nas plantas em tempo real, uso de toxina para avaliar a sensibilidade das plantas à doença, caracterização de genótipos de trigo e de isolados do fungo, entre outras técnicas.
“A mancha amarela é uma ameaça emergente à produção de trigo mundial, que apresenta grande resistência aos fungicidas. O projeto visa somar estratégias de campo com resultados de laboratório permitindo o controle precoce do problema, identificando material genético mais resistente e a redução no uso de fungicidas”, conclui o pesquisador da Embrapa Trigo, Flávio Santana.
Equipamentos detectam sinais emitidos por plantas estressadas
De acordo com o Diretor de Pesquisas da Universidade de Aberystwyth, Luis Mur, as “tecnologias ômicas” (omics technologies – que envolvem conhecimentos de genômica, proteômica, metabolômica, fenômica, etc), têm sido utilizadas para integrar abordagens de biologia de sistemas no desenvolvimento de ferramentas de base, incluindo a bioinformática e bases de dados relevantes. “A planta estressada produz sintomas (chamados de metabólitos) que podem estar associados à defesa da planta. Entender como funcionam estes mecanismos de defesa é possível hoje através das novas tecnologias que estão sendo avaliadas pelos institutos de pesquisa em busca de soluções de longo prazo para controle das doenças no trigo”, explica o pesquisador britânico que trabalha em colaboração com a Embrapa Trigo no controle da mancha amarela.
Novas tecnologias que integram biologia e informática também estão sendo utilizadas para avaliar doenças de espiga no trigo, como giberela e brusone. Técnicas de fenotipagem estão avaliando compostos químicos em sinais emitidos por plantas infectadas por fungos de espiga no trabalho coordenado pelo pesquisador do Instituto Rothamsted (Reino Unido), David Withall. O objetivo, segundo ele, é detectar doenças nas culturas antes mesmo que os sintomas apareçam, possibilitando maior eficiência na seleção genética ou eficiência dos fungicidas.
Características da Mancha amarela do trigo
A mancha amarela do trigo é uma doença foliar que acomete lavouras em, praticamente, todas as regiões produtoras do cereal no mundo. Os danos têm sido crescentes na última década devido às oscilações climáticas que aumentam a frequência das chuvas e elevam as temperaturas durante os cultivos de inverno e primavera. Com ampla distribuição geográfica, a mancha amarela no trigo foi registrada em países da América do Sul, África e Europa, além do Canadá e Austrália.
No Brasil, a doença é mais frequente na Região Sul, causada pelo ataque do fungo Pyrenophora tritici-repentis que sobrevive nos restos culturais de gramíneas utilizadas no sistema plantio direto na palha. O fungo causa lesões na folha, reduzindo a área de fotossíntese que responde pelo rendimento de grãos na cultura. As perdas em lavouras de trigo e cevada podem chegar a 50%.
Para controle da mancha amarela têm sido utilizadas estratégias químicas (fungicidas), manejo (rotação de culturas – duas safras sem trigo ou cevada) e genéticas (cultivares resistentes). Contudo, a agressividade do fungo tem desafiado os pesquisadores na oferta de cultivares resistentes e na total eficiência dos fungicidas, resultando em falhas no controle em diferentes locais do mundo.
Assista ao vídeo produzido pelo pesquisador David Withall, do Rothamsted:
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