Extratos de macroalgas na mitigação de estresses abióticos em plantas

As mudanças climáticas não apenas alteram o cenário do controle de pragas e doenças (Rockenbach et al., 2016), mas também impactam diretamente a produtividade agrícola, tornando-a cada vez mais vulnerável a estresses ambientais como seca, temperaturas elevadas, salinidade e congelamento. Estima-se que, até 2050, cerca de 50% das terras aráveis poderão enfrentar problemas de alta salinidade e seca (Mughunth et al., 2024).

A adaptação da agricultura aos estresses abióticos é desafiadora devido à complexidade das interações genótipo-ambiente e à dificuldade de medir as respostas fisiológicas das plantas (Dalal et al., 2019). A mitigação dos impactos climáticos na produção agrícola tem sido um foco global, pois as mudanças climáticas podem gerar novos desafios. Nesse contexto, os biofertilizantes à base de macroalgas marinhas têm se destacado, pois suas moléculas bioativas polivalentes promovem o crescimento e aumentam a tolerância das plantas a diferentes estresses. Este texto apresenta os principais mecanismos de ação desses extratos e alguns resultados na mitigação de estresses ambientais.

Modelo teórico

Um modelo teórico genérico para explicar os efeitos das moléculas bioativas de extratos algais foi proposto por Brown e Saa (2015) (Figura 1). Este modelo ilustra o impacto do estresse não letal nas plantas cultivadas e como essas moléculas podem atenuar esses efeitos. O diagrama destaca o potencial desses produtos em melhorar a produtividade agrícola, ao modular as respostas das plantas frente ao estresse.

Figura 1: A) Plantas submetidas a estresse não letal, que desviam assimilados para o metabolismo de resposta ao estresse, resultando em perda de produtividade. B) Hipótese de que moléculas bioativas de macroalgas, ao interagirem com os processos de sinalização das plantas, reduzem a resposta negativa ao estresse, aumentando a alocação de biomassa para os componentes de rendimento e qualidade

Fonte: Adaptado de Brown e Saa (2015)

Macroalgas como fontes de moléculas bioativas anti-estresse

As macroalgas marinhas são classificadas em três grupos principais: Chlorophyceae (algas verdes), Phaeophyceae (algas marrons) e Rhodophyceae (algas vermelhas). Entre elas, as algas marrons são as mais utilizadas na agricultura, com destaque para Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Durvillea potatorum e Laminaria spp.. Cada tipo de alga sintetiza polissacarídeos específicos adaptados à sua estrutura celular e ao ambiente onde vivem. As algas marrons possuem paredes celulares ricas em alginato e fucoidanas sulfatadas, enquanto as algas vermelhas, como Kappaphycus alvarezii, produzem carragenas. Já as algas verdes, como Ulva spp., sintetizam ulvanas (Stadnik e de Freitas, 2014).

Além disso, macroalgas marinhas contêm ampla diversidade de moléculas bioativas, cuja composição varia conforme a espécie e o ambiente de crescimento. Essas substâncias podem influenciar a fisiologia das plantas de diferentes maneiras e acredita-se que tenham um papel fundamental na adaptação das macroalgas a condições ambientais extremas (de Castro et al., 2024; Mughunth et al., 2024).

Mecanismos de Ação

Em síntese, os principais mecanismos de defesa contra estresses abióticos mediados por moléculas bioativas presentes nos extratos de macroalgas, que podem atuar isoladamente ou de forma sinérgica, incluem: 1) Regulação do equilíbrio osmótico:  Osmoprotetores (Figura 2), como prolina e glicina betaína, auxiliam as plantas na manutenção da homeostase celular sob condições de seca ou alta salinidade. 2) Fornecimento de macro e micronutrientes essenciais: esses nutrientes otimizam o metabolismo vegetal, melhorando a resiliência das plantas em ambientes adversos. 3) Estimulação da atividade antioxidante: compostos fenólicos, açúcares, aminoácidos e flavonoides presentes nas macroalgas reduzem o estresse oxidativo resultante de reações metabólicas induzidas por seca e temperaturas extremas. 4) Modulação de fitohormônios: os extratos de macroalgas são ricos em fitohormônios que regulam o crescimento radicular, promovem a divisão celular e aumentam a resistência ao estresse. Além disso, a indução de genes específicos nas plantas, estimulada por moléculas elicitoras das algas, pode favorecer a síntese endógena desses hormônios e osmoprotetores (Nair et al., 2012; Mughunth et al., 2024).

Figura 1. Estrutura química de alguns osmoprotetores. Glicina betaína (A), prolina (B), trealose (C) e manitol (D).

Influência de Extratos de Algas Marinhas no Manejo do Estresse Abiótico

O acúmulo de espécies reativas de oxigênio (ROS) devido ao estresse abiótico pode prejudicar as plantas. No entanto, extratos de algas marinhas, como A. nodosum e Sargassum spp., aumentam a resiliência vegetal, reduzindo seu potencial osmótico e prevenindo danos (Mughunth et al., 2024). Anjos Neto et al. (2020) relataram que o tratamento com 0,3% do extrato de A. nodosum aumentou a atividade antioxidante em sementes de espinafre, acelerando a germinação e fortalecendo plântulas sob estresse térmico. O condicionamento com o extrato também reduziu os níveis de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) e malondialdeído (MDA), minimizando o estresse oxidativo. Esses achados indicam que os extratos de algas ajudam no reparo celular e melhoram o desempenho das sementes em temperaturas extremas (Anjos Neto et al., 2020; Mughunth et al., 2024).

A aplicação de extratos de macroalgas marinhas, como Ascophyllum e Ulva, aumenta a biomassa de fava (Vicia faba) sob estresse hídrico. Esses extratos promovem o acúmulo de osmoprotetores, como prolina e açúcares solúveis, melhorando a retenção de água, reduzindo a peroxidação lipídica e aumentando os compostos fenólicos. Eles atenuam o estresse hídrico ao eliminar espécies reativas de oxigênio (ROS), estimular antioxidantes e otimizar a fotossíntese. A prolina ajuda no ajuste osmótico e na proteção das membranas celulares, enquanto os açúcares solúveis auxiliam na eliminação de ROS e na regulação osmótica durante o estresse (El Boukhari et al., 2023).

A aplicação do extrato de K. alvarezii em trigo (Triticum durum) sob estresse por salinidade e seca aumentou o comprimento das raízes, os níveis de clorofila e carotenoides e o teor de água nos tecidos. Também reduziu significativamente o vazamento de eletrólitos, a peroxidação lipídica e a razão Na⁺/K⁺, além de elevar os níveis de cálcio, ajudando a mitigar desequilíbrios iônicos e a diminuir malondialdeído e espécies reativas de oxigênio. O extrato também regulou fitohormônios, além de aumentar a expressão de genes ligados à resposta ao estresse, como MAP quinases, fatores de transcrição WRKY e genes antioxidantes (Patel et al., 2018).

O uso de extratos de algas tem mostrado benefícios na mitigação do estresse hídrico, térmico e salino, melhorando a morfologia radicular, o acúmulo de carboidratos não estruturais, o metabolismo, o ajuste dos níveis de água e a concentração de prolina (Mughunth et al., 2024). No entanto, Dalal et al. (2019), utilizando um sistema de fenotipagem funcional de alta capacidade (HFPS), não encontraram benefícios no estresse hídrico com a aplicação de um extrato comercial de A. nodosum, embora tenha aumentado a produtividade de Capsicum annuum em condições ótimas (Dalal et al., 2019).

Em experimentos de campo com cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), a aplicação foliar de extrato de A. nodosum sob diferentes condições de estresse ambiental aumentou o rendimento de colmo e de sacarose em comparação com os tratamentos apenas com nutrientes, indicando que o extrato melhora a tolerância à seca, o rendimento e o estado nutricional da planta (de Castro et al., 2024).

Considerações Finais

O uso de macroalgas na agricultura apresenta uma solução natural e eficaz para reduzir os efeitos dos estresses abióticos. Com os avanços na caracterização de compostos bioativos e na formulação de bioestimulantes, será possível aprimorar essas estratégias, promovendo sistemas agrícolas mais resilientes, produtivos e sustentáveis.