Patógenos de culturas podem ser encontrados por sequenciamento do ar

Uma nova pesquisa sugere que a abordagem, desenvolvida no Instituto Earlham e no Museu de História Natural, pode em breve substituir os métodos existentes para detecção de infecções, que procuram sintomas visíveis nas plantas — momento em que geralmente é tarde demais.

Com os sistemas agrícolas sob ameaça contínua de doenças transmitidas pelo vento, a capacidade de detectar e responder rapidamente a patógenos específicos transformaria o uso de fungicidas, melhoraria a sustentabilidade e fortaleceria a segurança alimentar global.

Todos os organismos vivos liberam fragmentos de seu DNA no ambiente, o que oferece oportunidades para identificar e monitorar a biodiversidade a partir de vestígios de material biológico no ar.

Pesquisadores do Instituto Earlham e do Museu de História Natural desenvolveram uma abordagem revolucionária para se beneficiar desse fenômeno: o AirSeq.

O AirSeq começa puxando milhares de litros de ar por um filtro para capturar qualquer material biológico. Uma série de etapas são então tomadas para extrair DNA das células e preparar esses fragmentos para sequenciamento, antes que o software de ponta crie perfis das sequências para combinar cada pedaço a um organismo.

Para demonstrar a precisão do AirSeq, os pesquisadores primeiro testaram sua abordagem em um túnel de vento. Ao liberar concentrações crescentes de esporos de Bacillus thuringiensis em intervalos de tempo definidos, a equipe conseguiu comparar a abundância relativa detectada nas amostras sequenciadas de seu dispositivo.

Eles conseguiram observar um claro aumento na abundância relativa de B. thuringiensis, refletindo a liberação de concentrações mais altas ao longo do tempo.

O próximo passo foi demonstrar a capacidade do AirSeq de monitorar a biodiversidade e rastrear espécies de interesse em um ambiente agrícola. A equipe capturou ar por uma hora, três vezes por semana, ao longo de quase sete semanas, em um campo onde trigo, cevada e ervilhas estavam crescendo.

A partir do material biológico sequenciado que capturaram, eles conseguiram detectar e registrar a abundância relativa de organismos virais, bacterianos e eucarióticos, o que incluía patógenos conhecidos de plantações e insetos, como pulgões.

As descobertas mostram que o AirSeq pode recuperar, sequenciar e combinar com precisão o DNA a uma espécie patogênica de interesse. Ele também é capaz de rastrear a abundância relativa de cada espécie ao longo de várias semanas, o que pode ser usado para monitorar a eficácia de quaisquer intervenções.

Dr. Richard Leggett, autor do estudo e líder do grupo no Instituto Earlham, disse “Acreditamos que esta é a primeira vez que alguém realizou o sequenciamento do genoma completo do ar em um ambiente agrícola. As pessoas testaram patógenos específicos, mas nunca sequenciaram toda a comunidade do ar – e repetiram isso ao longo do tempo – para ver tudo o que capturaram.

“Mostramos que essa abordagem permite que você monitore patógenos significativos para a agricultura ao longo do tempo. Isso significa que podemos armar os agricultores com os dados de que precisam para evitar perdas de safra”, ressaltou Leggett.

A tecnologia representa uma mudança potencialmente enorme no gerenciamento de doenças de plantações, alavancando o sequenciamento avançado de DNA. Essa inovação não só promete capacidades de detecção precoce, mas também visa capacitar agricultores com insights em tempo real para combater doenças de forma eficiente e sustentável.

O professor Matt Clark, líder de pesquisa do Museu de História Natural, afirmou ″No momento, os agricultores pulverizam suas plantações com fungicidas para torná-las inóspitas a possíveis infecções fúngicas, mas como diferentes plantações são resistentes a diferentes cepas de patógenos, isso nem sempre é necessário.

″O AirSeq pode detectar quais esporos estão presentes e quão abundantes eles são, o que permitiria aos fazendeiros verem se precisam ou não usar fungicidas. Isso significa que os fazendeiros podem pulverizar suas plantações de forma mais eficiente, economizando dinheiro e promovendo uma agricultura mais sustentável” destacou Clark.

A equipe está trabalhando para transformar o AirSeq em um dispositivo portátil, pronto para uso em campo, que monitora continuamente o ar em busca de patógenos, reforçando a segurança alimentar à medida que as mudanças climáticas intensificam as pressões de doenças nas plantações.

Além de mitigar perdas, a tecnologia oferece um caminho para uma agricultura sustentável, minimizando insumos químicos e mitigando riscos associados à resistência a fungicidas.

Pesquisas futuras do Instituto Earlham e do Museu de História Natural avançarão a sensibilidade e a usabilidade do AirSeq. Juntos, os colaboradores continuam comprometidos em aproveitar a inovação para um futuro agrícola mais resiliente e sustentável – e a detecção de outras doenças transmitidas pelo ar que ameaçam a nós e ao nosso meio ambiente.

″Também continuamos a desenvolver a tecnologia para aplicações além da agricultura″, acrescentou o Dr. Leggett. ″Isso inclui um projeto recente para detectar patógenos humanos em ambientes urbanos, que combina a tecnologia AirSeq com software personalizado para identificação confiável de ameaças biológicas”.

Fonte: AgroPages, publicado em 05/08/2024

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