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
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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).
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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).
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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).
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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
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Referências:
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TAIZ, L.; ZEIGER, E.; MOLLER, I.; MURPHY, A. Fisiologia e desenvolvimento vegetal. 6.ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. 888 p.
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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.