Raízes aéreas prometem reduzir dependência de fertilizantes

O milho pode estar à beira de uma transformação. Pesquisadores investigaram a contribuição das raízes aéreas para a fixação biológica de nitrogênio (FBN) e identificaram características genéticas que sustentam esse fenômeno em variedades tradicionais do sul do México.

A agricultura moderna depende de fertilizantes nitrogenados sintéticos. A FBN, amplamente utilizada em leguminosas, surge como alternativa para gramíneas. Mas em cereais - como o milho - essa estratégia exige novas soluções. Uma delas brota literalmente acima do solo: raízes aéreas que exsudam mucilagem rica em carboidratos, habitat ideal para bactérias fixadoras de nitrogênio.

No estudo, plantas da variedade Oaxa524, cultivadas em estufas, mostraram eficiência na absorção de nitrogênio atmosférico. Testes com isótopos de nitrogênio-15 revelaram que quase metade do nitrogênio da planta vinha da atmosfera quando inoculada com bactérias fixadoras. A linhagem comercial PHP02, sem mucilagem significativa, mostrou apenas 15%.

Em seguida, os cientistas cruzaram a variedade Oaxa524 com a linhagem de elite PHZ51, criando populações de haploides duplicadas. A partir disso, avaliaram cinco características: diâmetro e número de raízes aéreas, número de nós com raízes, diâmetro do colmo e data de florescimento. Dados de 2023 e 2024, em experimentos na Geórgia e em Wisconsin, mostraram que essas características são influenciadas por fatores ambientais, mas com herança genética significativa.

A heritabilidade foi de 76% para o diâmetro da raiz aérea e 70% para o número de nós com raízes. O número de raízes por nó foi o mais afetado por variações do ambiente, com heritabilidade de 59%. Ainda assim, a influência genética é considerável. A análise de correlação mostrou que plantas com colmos mais grossos tendem a ter mais e maiores raízes, mas as correlações entre diâmetro e quantidade de raízes são fracas.

Mapeamentos de loci de caracteres quantitativos (QTL) revelaram 16 regiões do genoma associadas a essas características. Onze QTL influenciam o diâmetro da raiz aérea, cinco estão ligados ao número de raízes por nó e cinco ao número de nós com raízes. Alguns desses loci já coincidem com genes candidatos identificados em outros estudos sobre arquitetura radicular.

Os autores alertam que a eficácia dessa fixação depende da umidade do ambiente, essencial para a produção de mucilagem, e da presença das bactérias certas. Sem elas, não há FBN. O uso de inoculantes pode ser necessário nas primeiras gerações adaptadas a essa tecnologia.

As perspectivas intrigam. Estudos anteriores com sorgo mostram que as raízes aéreas fixadoras de nitrogênio têm sido perdidas por seleção negativa ao longo do melhoramento. No milho, o padrão parece se repetir. Resgatar esse potencial em germoplasmas não comerciais e reintroduzi-lo em linhagens modernas pode inaugurar um novo estágio na agricultura: cultivares capazes de se alimentar do ar.

Mas a pergunta continua: é possível ampliar a fixação sem comprometer a produtividade? Estimativas preliminares apontam para perdas de 2% a 11%. O desafio será balancear autonomia nutricional com rentabilidade.

Mais informações em doi.org/10.1101/2025.05.30.657053