Linha de pesquisa: Setaria viridis

O déficit hídrico é o principal estresse abiótico que atinge a agricultura. A irrigação, uma das formas de contornar esse problema, não é sustentável a longo prazo. Cerca de 70% da água utilizada pelo homem vai para a agricultura, o que vem causado diversos impactos nos ecossistemas terrestres. Nosso laboratório foca na identificação e descoberta de genes envolvidos na resposta ao déficit hídrico. Para isso, associamos as técnicas de expressão global em reposta a seca com caracterização funcional através do nocaute e da super-expressão dos genes em questão. Utilizamos a planta modelo Setaria viridis, pois seu metabolismo C4 é similar ao de plantas de grande importância socioeconômica, como o milho, o sorgo e a cana-de-açúcar. Além disso, plantas com esse metabolismo possuem uma eficiência maior no uso da água, o que pode ajudar na transferência dessa característica para outros cultivos importantes, como o arroz e o feijão. 

Para identificar os mecanismos epigenéticos que governam a resposta das plantas ao déficit hídrico, utilizamos o modelo de crescimento de S. viridis em hidroponia, induzindo o estresse através da utilização de PEG-8000. Ciclos de estresse são empregados para permitir identificar quais genes podem estar envolvidos com os mecanismos de memória a seca.

Outra problemática para a produção agrícola é a elevação do CO2 devido às mudanças climáticas. Pouco se sabe sobre as respostas das plantas perante esse estresse,  tampouco quando está associado ao déficit hídrico. Buscamos entender essas respostas não só em S. viridis, como também na soja (Glycina max).

O microbioma vegetal, também conhecido como microbiota das plantas, refere-se à comunidade de microrganismos, incluindo bactérias, fungos, vírus e outros microorganismos, que habitam de forma natural tanto os tecidos internos como externos das plantas. Compreender e manipular o microbioma vegetal tem importantes aplicações na agricultura. Estratégias como a inoculação de plantas com microrganismos benéficos, como as bactérias endofíticas, e o manejo de práticas agrícolas para promover a saúde do microbioma vegetal estão sendo exploradas para aumentar a produtividade das culturas de forma sustentável.

As bactérias endofíticas são um grupo de microrganismos que vivem dentro dos tecidos de plantas sem causar danos aparentes a elas. As interações entre as bactérias endofíticas e as plantas hospedeiras são complexas e podem variar de uma relação neutra a mutualística. Em geral, essas bactérias podem proporcionar uma série de benefícios, como aumento da resistência a doenças, promoção do crescimento vegetal, melhoria na absorção de nutrientes e tolerância ao estresse ambiental. 

Elas são extremamente diversas em termos de espécies e funções, podendo pertencer a diferentes grupos taxonômicos, incluindo bactérias fixadoras de nitrogênio, bactérias solubilizadoras de fosfato e bactérias produtoras de substâncias promotoras de crescimento vegetal.

Devido aos seus efeitos benéficos sobre as plantas, as bactérias endofíticas têm sido alvo de interesse na agricultura sustentável, sendo estudadas para o desenvolvimento de bioprotetores, biofertilizantes e biopromotores de crescimento. As técnicas de isolamento e estudo dessas bactérias estão em constante desenvolvimento, permitindo uma compreensão mais aprofundada de sua ecologia, diversidade genética e potencial aplicação agrícola.

Uma alternativa para a redução do uso dos fertilizantes é a aplicação de bioinoculantes, que podem atuar diretamente no suprimento de nutrientes para a planta e promover o crescimento vegetal. Apesar dos avanços já obtidos com o uso dessas bactérias,ainda existem diversas lacunas em relação à resposta à inoculação e a compreensão do processo, sendo necessário um entendimento a nível molecular dos mecanismos envolvidos na interação planta-bactéria. Acredita-se que com ensaios de cultivo da plantas inoculadas um microrganismo endofítico, possam simular a interação do microrganismo com o tecido hospedeiro e alterar a expressão gênica de genes necessários para o nicho endofítico.

O emprego de plantas modelo como Medicago truncatula e Lotus japonicus para estudar as interações com plantas de metabolismo fotossintético C3 e bactérias promotoras do crescimento de plantas (BPCP) auxiliaram na compreensão dos mecanismos utilizados por esses microrganismos para a promoção do desenvolvimento vegetal. Os resultados obtidos pelo nosso grupo mostraram S. viridis foi receptiva a colonização por três espécies de bactérias endofíticas, sendo possível observar como resposta, plantas com aumento de sua massa vegetal fresca e seca, bem como altura e comprimento da raiz. Esses resultados credenciam a utilização da S. viridis como um modelo no estudo da interação planta-endófitos.