Informativo GEA
Fixação biológica de nitrogênio em soja
A fixação biológica de nitrogênio (FBN) se baseia em um processo biológico, no qual microrganismos convertem o nitrogênio atmosférico (N2) em amônia (NH3) por intermédio de uma enzima, chamada nitrogenase (VASCONCELOS, s.d.). Essa forma de fixar nitrogênio é a mais importante para a cultura da soja, uma vez que bactérias, principalmente do gênero Bradyrhizobium, possibilitam todo o suprimento necessário desse nutriente para a cultura (BORGES, 2019).
Figura 1 - Nódulos nas raízes de leguminosas
Fonte: Comprerural
O primeiro passo para o estabelecimento da simbiose entre a bactéria fixadora de nitrogênio e a raíz é caracterizado pela migração da bactéria, por quimiotactismo, em direção aos pêlos radiculares da planta hospedeira. A planta libera alguns atrativos químicos, como flavonóides, isoflavonóides e betaínas, que vão possibilitar, além do direcionamento até a raíz, a ativação dos fatores Nod (TAIZ et al., 2017).
De acordo com TAIZ et al. (2017), esses fatores Nod são moléculas sinalizadoras, produzidas pelas bactérias, que irão desenvolver uma resposta na planta hospedeira. Essas respostas são basicamente a despolarização da membrana e também a deformação do pêlo radicular, ou seja, caracterizam o período pré-infecção das bactérias. A partir do enrolamento das células do pêlo, os rizóbios ficam envolvidos por eles, como é possível observar na figura 2.
Figura 2 - Contato bactéria e raíz
Fonte: Limpens & Bisseling
Em resposta aos fatores Nod, a parede celular do pêlo é degradada e possibilita a bactéria criar o canal de infecção, uma extensão da membrana plasmática oriunda pela fusão de vesículas derivadas do Complexo de Golgi no local da infecção. Esse canal fica preenchido por rizóbios em proliferação e se alongam até atingir o primórdio nodular. Posteriormente, a membrana do canal de infecção fusiona-se com a membrana celular e libera células bacterianas no citoplasma. Ao fim da replicação das bactérias, elas se diferenciam em bacterioides fixadores de nitrogênio (TAIZ et al., 2017).
Figura 3 - Processo de infecção da bactéria
Fonte: TAIZ et al., 2017
Com os nódulos formados, tem início o processo de fixação. Esse processo é catalisado pela enzima nitrogenase e irá resultar na produção de amônia a partir de nitrogênio molecular (TAIZ et al., 2017).
Figura 4 - Reação da fixação biológica de nitrogênio
Fonte: TAIZ et al., 2017
Vale ressaltar que o complexo da enzima nitrogenase é inativado na presença de oxigênio, ou seja atua em ambientes considerados anaeróbicos. Para conseguir manter a atividade da nitrogenase, a planta de soja regula a permeabilidade de gases em seu interior, visando manter um nível de oxigênio entre 20 e 40 nanomolar dentro do nódulo, o equivalente a 10 mil vezes menor que a concentração encontrada na água (TAIZ et al., 2017).
Para controlar os níveis de oxigênio no interior das células infectadas, os nódulos contam com algumas proteínas, denominadas leg-hemoglobinas. Elas possuem alta afinidade com o oxigênio e garantem uma quantidade suficiente para a respiração nodular, sem comprometer a nitrogenase. Para confirmar a atividade dos nódulos, basta verificar se eles possuem uma coloração rosada em seu interior, evidenciando a atuação da leg-hemoglobina. Como forma de efetuar a respiração aeróbica sob esses baixos níveis de oxigênio, a bactéria possui uma cadeia especializada de transporte de elétrons (TAIZ et al., 2017).
Figura 5 - Nódulo em atividade
Fonte: Agroadvance
Visando potencializar a FBN, é muito comum fazer adubação com Cobalto e Molibdênio. O Cobalto assume essa importância por ser precursor da enzima cobalamina (vitamina B 12), muito importante nos processos metabólicos no interior dos nódulos, além de auxiliar na síntese de leg-hemoglobina. Já o Molibdênio assume grande importância por compor a nitrogenase, enzima responsável pelo rompimento da tríplice ligação que existe no nitrogênio atmosférico. Além desses dois nutrientes, o Níquel vem apresentando uma participação importante na FBN, uma vez que ele é constituinte da enzima hidrogenase, responsável pela protonação do H2, resultando em prótons que serão utilizados na redução da amônia. Assim, recomenda-se sempre manter a planta bem nutrida desses nutrientes para não ocasionar deficiência de nitrogênio (BORGES, 2019).
Por fim, essa relação simbiótica possibilitou o suprimento nutricional da soja sem aplicação de fertilizantes nitrogenados, trazendo uma economia de R$898,00/ha. Levando em consideração 38,5 milhões de hectares plantados de soja na safra 20/21, foi economizado cerca de 34,5 bilhões de reais só neste ano (Embrapa, s.d). Assim, pode-se considerar que esse fato impulsionou o Brasil a se tornar o maior produtor de soja do mundo.
Redigido por:
K-vañaq - Luiz Felipe Fortes
Aterro - Fábio van de Groes Swart
Referências:
TAIZ, L.; ZEIGER, E.; MOLLER, I.; MURPHY, A. Fisiologia e desenvolvimento vegetal. 6.ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. 888 p.
BORGES, J.M. A visão técnica de Dirceu Gassen. Passo Fundo: Aldeia Norte Editora, 2019. 256p.
EMBRAPA. Fixação Biológica de Nitrogênio. Nota técnica. Disponível em: <https://www.embrapa.br/tema-fixacao-biologica-de-nitrogenio/nota-tecnica> Acesso em: 03 de Maio de 2021.
VASCONCELLOS, R.L.F. Fixação Biológica de Nitrogênio. 31 slides. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4999546/mod_resource/content/1/Fixa%C3%A7%C3%A3o%20biol%C3%B3gica%20de%20N.pdf> Acesso em: 03 de Maio de 2021.