O impacto de metais tóxicos na produtividade agrícola
01 de fevereiro de 2016
José Tadeu Arantes |
Agência FAPESP – A
contaminação do solo e da água por metais tóxicos constitui um grave
problema para a agricultura, prejudicando os produtores, com a perda de
produtividade das plantas afetadas; e os consumidores, com efeitos
danosos que o consumo dessas plantas pode acarretar para a saúde.
As várias facetas do problema foram estudadas em profundidade pelo projeto temático “
Estresse oxidativo induzido por metais: novas abordagens”. Desenvolvida ao longo de cinco anos, de 2010 a 2015, a pesquisa teve o apoio da FAPESP.
“Os dois metais que estudamos foram o alumínio e o cádmio. E a planta
eleita para a nossa investigação foi o tomateiro”, disse à
Agência FAPESP
o pesquisador responsável pelo projeto, Ricardo Antunes de Azevedo,
professor titular da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da
Universidade de São Paulo (Esalq-USP).
“Diferentemente do que ocorre com o zinco, o níquel e outros metais, o
alumínio e o cádmio não são utilizados pelos seres vivos como
nutrientes”, afirmou o pesquisador. “Ao contrário, sua toxicidade
prejudica as plantas de várias maneiras – por exemplo, inibindo o
desenvolvimento radicular e, assim, rebaixando a absorção de água e
nutrientes pelas raízes. As consequências podem ir da diminuição da
produtividade da lavoura até a morte das plantas.”
A grande quantidade de alumínio é uma característica natural da
crosta terrestre. Ele é, de fato, o elemento metálico mais abundante da
crosta. Como a hidrólise do alumínio produz íons de hidrogênio, a forte
presença desse metal constitui um dos principais fatores de acidificação
do solo. “Em pH neutro, o alumínio é geralmente inofensivo, mas, em
solos ácidos, pode ter um impacto muito negativo no desenvolvimento das
plantas”, informou Azevedo.
O cádmio também é encontrado, porém, em quantidade muito menor. Nesse
caso, sua presença se deve principalmente à poluição ambiental
decorrente de fatores antrópicos, como, por exemplo, a mineração desse
metal e a fabricação e descarte de produtos derivados, como pilhas de
níquel-cádmio, pigmentos etc.
“O grande problema em relação ao cádmio, que pode estar presente no
solo ou na água de irrigação, decorre do fato de que ele é facilmente
absorvido e acumulado pela planta mesmo quando em concentrações muito
baixas no ambiente. E, se essa planta vier a ser utilizada por animais
ou seres humanos, o metal tóxico poderá eventualmente chegar ao
organismo do consumidor”, informou o pesquisador.
Um aspecto muitas vezes negligenciado da questão e apontado pelo
estudioso é que a contaminação por cádmio pode ocorrer mesmo quando a
planta não é diretamente ingerida. É o caso, por exemplo, do tabaco. As
folhas da planta acumulam cádmio e, durante a queima, o metal é
eventualmente transferido ao consumidor por meio do sistema
respiratório. Pesquisas demonstraram que a concentração de cádmio tende a
ser maior em fumantes do que em não fumantes.
Produtividade da lavoura
Além dos danos potenciais à saúde dos consumidores, a contaminação
por cádmio pode comprometer também a produtividade da lavoura, devido
principalmente ao estresse causado nas plantas. “As plantas sofrem dois
tipos de estresses: abióticos, provocados por metais, falta de água,
excesso de temperatura etc.; e bióticos, provocados por patógenos. Faz
parte do metabolismo celular normal a produção de espécies reativas de
oxigênio (EROs). Mas há um mecanismo de autorregulação que mantém essa
produção abaixo do patamar crítico. Em situação de estresse, porém,
ocorre um desbalanceamento e a produção de EROs torna-se muito maior.
Dependendo do nível, isso pode levar até mesmo à morte da planta”
explicou Azevedo.
A pesquisa abordou a questão por vários ângulos. Especialmente
interessante foi o estudo feito com a técnica de enxertia. “Trata-se de
uma técnica bastante antiga e muito disseminada na agricultura.
Utilizamos a enxertia para entender como uma parte da planta,
contaminada por cádmio, sinaliza para a outra parte, não contaminada,
que está sendo estressada”, disse o pesquisador.
Na enxertia, o porta-enxerto é constituído pela raiz e base do caule;
a ele é acoplado o enxerto, composto pela parte aérea da planta. O
procedimento adotado no estudo foi cultivar plantas em presença do metal
e plantas sem presença do metal e, depois, fazer a enxertia recíproca.
“Em outras palavras, trocamos as partes de cima das plantas, conectando
ao porta-enxerto contaminado o enxerto não contaminado e ao
porta-enxerto não contaminado o enxerto contaminado. A ideia é simples,
mas sua realização prática exigiu um grande número de controles, pois o
próprio processo da enxertia já constitui um estresse para a planta,
mesmo que temporário”, afirmou Azevedo.
O resultado foi
publicado no artigo “
Cadmium stress antioxidant responses and root-to-shoot communication in grafted tomato plants”, na revista
Biometals .
A conclusão foi que ocorre a sinalização do estresse tanto em um
sentido como no outro. Não apenas o metal da raiz é transportado para a
parte aérea (o que era de esperar, apesar da quantidade transportada
variar), mas também o metal da parte aérea é transportado para a raiz (e
este não era um resultado intuitivo).
Outro tópico importante explorado pela pesquisa foi a genotoxicidade.
No caso específico, tratou-se de investigar o efeito do metal tóxico na
estrutura dos ácidos nucleicos da planta. Isto é, se o cádmio se ligava
ou não ao DNA, e, caso a resposta fosse positiva, que consequências
resultariam disso. “Verificamos que, sim, o cádmio altera bastante a
taxa de divisão celular e provoca uma série de aberrações cromossômicas.
Entre elas, a formação de quebras e pontes cromossômicas durante a
mitose – o processo de divisão celular. Isso ocorre mesmo em
concentrações muito baixas do metal. Estas não provocam nenhuma
manifestação visível de que a planta esteja estressada. Mas as
alterações intracelulares são muito expressivas”, declarou o
pesquisador.
As consequências do efeito dos metais dependem de uma série de
variáveis. Uma delas é o tipo de cultivar exposto ao metal. Há
cultivares mais tolerantes e cultivares menos tolerantes. Ou seja,
existe uma diversidade de mecanismos envolvidos, que podem modificar a
taxa de absorção do cádmio pela planta ou reduzir o efeito do metal uma
vez absorvido. Por isso, o projeto também envolveu a mutagênese e a
seleção de mutantes mais tolerantes. Para o produtor, a compreensão de
tais mecanismos possibilita que estes sejam explorados em programas de
melhoramento, com vistas a obter plantas mais resistentes. Mas, para o
consumidor, o consumo de uma planta mais resistente pode até mesmo
significar, eventualmente, a absorção ainda maior do metal tóxico.
“Para um consumo totalmente seguro, seria preciso saber se o solo ou
água utilizados no cultivo estavam ou não contaminados, e, estando, em
que parte da planta se acumulou o metal, se naquela que será consumida
ou naquela que será descartada. Há uma grande quantidade de fatores, o
que torna o estudo bastante complexo”, ponderou Azevedo.
Por isso, outra vertente do projeto temático foi exatamente estudar o
processo de fitorremediação, isto é, de recuperação de solos
contaminados mediante o plantio de espécies vegetais altamente
resistentes capazes de absorver e, assim, retirar os metais pesados do
ambiente. São plantas como a
Dolichos lablab, que acumulam grande
quantidade de cádmio sem ter seu desenvolvimento afetado, podendo ser
utilizadas como fitoestabilizadoras de cádmio.
Artigo a respeito foi submetido para publicação no
Journal of Soils and Sediments e encontra-se atualmente no prelo: “
Physiological and biochemical responses of Dolichos lablab L. to cadmium support its potential as a cadmium phytoremediator”.
No total, o projeto temático já ensejou mais de 50 artigos em
publicações especializadas e há vários outros em processo de elaboração.
Toda a experimentação foi realizada em estufa, em plantios no solo ou
em sistema hidropônico. O tomateiro foi escolhido por ser uma
planta-modelo em genética, com grande quantidade de cultivares e grande
quantidade de mutantes. Além disso, uma das cultivares dessa espécie, a
Micro-Tom (tomate-cereja miniatura), que produz uma planta de pequeno
porte e frutos pequenos, tem um ciclo de vida muito curto, ao redor de
90 dias, o que constitui uma grande vantagem para a prática
experimental. Finalmente, o tomate é um produto economicamente
importante, consumido em larga escala no mundo inteiro, tanto in natura
como por meio de derivados.
