A ferrugem do eucalipto: como combater essa doença?

Fotografia Rodovia SP-304, trecho Jaú-Santa Maria da Serra. (Fonte: Nathalia Brancalleão)

É cada vez mais comum observar durante uma viagem pelas estradas do sudeste do país que, as paisagens antes só ocupadas por cana-de-açúcar, vêm sendo substituídas por grandes plantações de eucaliptos. Esta espécie arbórea é originária da Austrália e adaptou-se muito bem às terras brasileiras, mostrando-se vantajosa em relação às outras espécies nativas para a produção de papel e celulose, já que apresenta características como o crescimento rápido e alta produtividade.

Não demorou muito para o eucalipto chamar a atenção da indústria, principalmente em relação à produção de carvão, madeira, papel e celulose. Segundo a Associação Brasileira de Florestas Plantadas, nos próximos anos haverá um aumento de 45% na demanda de madeira na indústria. Para suprir essa demanda será necessário aumentar a área plantada e melhorar a produtividade das plantações. O aumento da área plantada pode favorecer o aparecimento de doenças nas plantas, como a ferrugem que é causada pelo fungo biotrófico Puccinia psidii Winter. Este fungo é considerado biotrófico por precisar obrigatoriamente da planta para sobreviver e reproduzir, assim causando a diminuição de 60% do crescimento do da planta, reduzindo drasticamente sua produtividade.

Mas como poderia ser feito o controle desse fungo? Existem diversas maneiras: a utilização de fungicidas, o corte de árvores para rebrota e o uso de plantas resistentes. Entre essas, o uso de plantas resistentes é o mais comum pelo baixo custo, a maior praticidade e o menor impacto ambiental. No entanto, o que ocorre na prática é a rápida quebra de resistência das plantas selecionadas, devido à ação deletéria destes fungos no mecanismo de resistência à doença que essas plantas apresentam. Em decorrência disso, o estudo do mecanismo de patogenicidade, ou seja, da interação entre o fungo causador da doença e a planta hospedeira é de extrema importância para o controle da produtividade, e vem sendo cada vez mais incentivado nos últimos anos.

As plantas apresentam diversos mecanismos gerais para tentar barrar a entrada do fungo nas suas células, como a presença de ceras, de cutículas e da parede celular. Esses componentes celulares estão ligados diretamente com a proteção da planta, já que dificultam que outros organismos colonizem suas células. Os fungos por sua vez, durante a infecção fúngica, secretam grande quantidade de enzimas para garantir a colonização da planta. Entre essas estão as enzimas chamadas pectinases, que são capazes de degradar as pectinas encontradas na parece celular vegetal. As pectinas são polissacarídeos e representam os principais componentes da perece celular, sendo fundamentais para a proteção da célula.

 As pectinases são de extrema importância, pois são as primeiras enzimas secretadas no processo de infecção, ajudando o patógeno a colonizar o hospedeiro. Entre as pectinases, existe a pectina metil-esterase que atua alterando a estrutura das pectinas, tornando possível a entrada do fungo na planta. Em resposta ao fungo, a planta produz inibidores específicos, como por exemplo, o inibidor de pectina metil-esterase, que como o nome diz, atua inibindo a ação dessa enzima fúngica. A relação entre a produção das enzimas pelo fungo e dos inibidores pela planta pode ser a chave para tentar barrar precocemente a entrada do patógeno, evitando a infecção, contribuindo assim para o aumento da produtividade do eucalipto, tão desejado  pela indústria.  

O eucalipto vem ganhando cada vez mais espaço no mercado brasileiro, tanto com a indústria de carvão e celulose, quanto com o seu potencial futuro na produção de biocombustíveis. Meu projeto, em parceria com a FAPESP (Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo), busca entender melhor os mecanismos de interação do fungo com a planta, para tentar impedir a entrada do fungo já nas primeiras etapas do processo de infecção, conseguindo assim controlar a doença e diminuir a perda de produtividade das plantas.

Por Nathalia Brancalleão

nathalia.brancalleao@gmail.com

Referências:

[1] Romão, A. S., Spósito, M. B., Andreote, F. D., Azevedo, J. L., & Araújo, W. L. (2011). Enzymatic differences between the endophyte Guignardia mangiferae (Botryosphaeriaceae) and the citrus pathogen G. citricarpa. Genetics and Molecular Research, 10(1), 243-252.

Os micro-organismos da fermentação.

Figura 1 - Fermentação alcoólica.

Hoje em dia o termo biotecnologia é recorrente nos jornais e muitas vezes faz referência a processos ultra-modernos que utilizam tecnologias muito avançadas. No entanto, a definição do termo segundo a Organização das Nações Unidas (ONU) é “(...) qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para fabricar ou modificar produtos ou processos para utilização específica” [1].

Neste contexto, um dos primeiros processos biotecnológicos realizados pelo homem foi a fermentação. A fermentação consiste na geração de energia através da oxidação incompleta de substâncias orgânicas, como a glicose, resultando muitas vezes em produtos de interesse econômico, como o etanol (Figura 1). Oxidação incompleta quer dizer que o micro-organismo é capaz de liberar uma parte da energia presente na molécula, utilizando-a para sua sobrevivência, e o restante desta energia permanece nas moléculas geradas pelo processo.

Figura 2 - Saccharomyces cerevisiae ©Power & Syred,

O Brasil é um país conhecido no mundo pela sua alta produção de etanol a partir de cana-de-açúcar. Em um levantando da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB) realizado em agosto deste ano, a estimativa da produção de etanol total para a safra 2014/2015 é de 27,62 bilhões de litros [2]. O micro-organismo responsável pelo processo de fermentação é a Saccharomyces cerevisiae (Figura 2), uma espécie levedura, que é um fungo unicelular (uni – um; celular – célula). As leveduras também são utilizadas na produção de pães e cervejas. Especificamente para a produção de etanol, as linhagens de levedura escolhidas são muito eficientes na conversão de glicose (proveniente da cana-de-açúcar) em etanol.

Muitas vezes nas dornas de fermentação as leveduras não são os únicos micro-organismos presentes. Por ser um meio muito nutritivo, o caldo de cana-de-açúcar é fonte de energia para muitos micro-organismos. Assim, bactérias ou fungos contaminantes “roubam” a glicose que seria utilizada na fermentação, diminuindo o rendimento do processo, além de serem responsáveis pela produção de substâncias nocivas à levedura.

Figura 3 - Espécie de Lactobacillus ©Power & Syred,

Um exemplo destes contaminantes são bactérias do gênero Lactobacillus sp. (Figura 3) – sim, essas mesmas, parentes das bactérias presentes em bebidas lácteas. O azedinho característico que sentimos nestas bebidas, ou no iogurte, ocorre por conta da produção de ácido lático por essas bactérias. No entanto, na indústria sucroalcooleira, esta e outras substâncias produzidas pelo Lactobacillus podem influenciar negativamente no processo de fermentação alcoólica realizado pelas leveduras.

E eu com isso? Sou aluna de doutorado do programa de Genética e Melhoramento de Plantas, do Departamento de Genética da ESALQ/USP e meu projeto de doutorado é justamente tentar entender quem são e de que forma estes micro-organismos afetam as leveduras nas dornas. Aprender a controlar a proliferação, ou mesmo eliminar estes micro-organismos aumentará a eficiência do processo fermentativo, o que pode significar redução de custo para a indústria e para o consumidor.

Por Maria Letícia Bonatelli

mlbonatelli@gmail.com

Referências:

[1] ONU, Convenção de Biodiversidade 1992, Art. 2.

[2] Acomp. safra Bras. cana-de-açúcar, v. 1 – Safra 2014/15, n.2 - Segundo Levantamento, Brasília, p. 1-20, ago. 2014 (ISSN: 2318-7921).

Ciência Informativa

Grupo Student Chapter - USP Branch.

Queridos leitores, é com imenso prazer que inauguramos o blog Ciência Informativa! Ele certamente contribuirá muito para que você fique por dentro das novidades do incrível mundo científico.

Tudo começou quando alunas de graduação e pós-graduação, que adoram ciência e micro-organismos, decidiram dar corpo a um grupo de estudo chamado Student Chapter, organizado pela Sociedade Americana de Microbiologia (ASM). Mas por que criar um grupo de estudo? Por que fazer um blog?

Ciência é legal, mas mais legal ainda é você poder divulgar para seus pares a importância e as novas descobertas de sua pesquisa. O processo não é fácil, Charles Darwin já dizia “A naturalist’s life would be a happy one if he had only to observe and never to write” (tradução livre: A vida de um naturalista seria feliz se ele tivesse apenas que observar e nunca escrever) entretanto, imaginem se a humanidade não tivesse a oportunidade de ler a “Origem das Espécies”? Ou se nunca tivéssemos acesso à teoria da relatividade de Albert Einsten e a mais famosa fórmula da ciência E=mc²?

Mas não precisamos ir tão longe assim. Quantas pesquisas nas diferentes áreas da ciência ocorrem dentro da universidade sem que você, leitor, sequer saiba que um dia elas existiram? Ou então entre os estudantes das universidades, qual o real acesso que se tem às pesquisas que ocorreram em outros departamentos e institutos?

No Brasil, durante o começo do século passado, os museus tiveram um papel fundamental na divulgação e popularização da ciência. As revistas também foram de grande importância, principalmente a Revista Brasileira, nos quais os temas científicos eram tratados junto a outras produções culturais. Hoje em dia temos acesso às novas descobertas de muitas outras formas. No ano de 2003 foi criado o Departamento de Popularização e Difusão da Ciência e Tecnologia (C&T) que visou formular e implementar uma política pública da divulgação da C&T, envolvendo centros de pesquisas e universidades. E claro, com o advento da internet, o acesso às informações científicas tornou-se ainda mais fácil através de muitos blogs e sites que abordam exclusivamente assuntos relacionados à ciência, como o nosso.

Porém, apesar de todo avanço nesta área, ainda existe uma dificuldade grande de fazer com que a pesquisa que ocorre dentro da universidade ultrapasse os seus portões e alcance o público em geral. Pensando em encurtar esta distância, surgiu a ideia de criar um blog com uma proposta diferente: além das autoras habituais, os leitores também poderão escrever! Quem melhor que o cientista para informar à população sobre as mais novas descobertas científicas? E você, pesquisador, já pensou em maneiras de tornar a informação de sua pesquisa acessível à uma pessoa leiga?

Portanto, mãos à obra! As informações que você precisa para escrever seu texto no formato do blog encontra-se à direita (Quer publicar aqui também? Descubra como, clique!) e veja que, postando aqui, você também pode referenciar no Lattes (Referencie no Lattes!).

E pra você leitor que é somente um entusiasta da ciência, tenha o nosso blog como um canal para estimular a sua curiosidade! Ficou com dúvida? Utilize o espaço dos comentários para falar com os autores! Quer saber mais sobre um assunto específico? Envie suas sugestões para cienciainformativa@gmail.com!

Abraços e nos encontramos aqui no blog!

      Maria Letícia Bonatelli                                         Maria Carolina Quecine

(Presidente do Student Chapter - USP Branch)      (Embaixadora Jovem da ASM no Brasil)