As interações planta-micróbio sustentam respostas enzimáticas contrastantes à drenagem de zonas húmidas

Pesquisadores liderados pelo Professor Feng Xiaojuan do Instituto de Botânica da Academia Chinesa de Ciências (IBCAS) analisaram as respostas divergentes de enzimas de degradação de carbono à drenagem de pântanos e descobriram que a resposta enzimática à drenagem de longo prazo diverge em pântanos de Sphagnum em relação aos não-Sphagnum devido a mudanças variadas na vegetação.

O estudo foi publicado em Natureza Mudanças Climáticas em 15 de agosto.

O tremendo armazenamento de carbono em pântanos é frequentemente atribuído à atividade enzimática inibida (particularmente fenol oxidase) sob condições de privação de oxigênio. Espera-se que a drenagem induzida por mudanças climáticas e atividades humanas aumente a disponibilidade de oxigênio, resultando potencialmente em um aumento da atividade oxidativa do fenol e decomposição do carbono.

“No entanto, a resposta da fenol oxidase à drenagem de campo é altamente incerta, o que nos impede de prever os feedbacks de carbono-clima em áreas úmidas”, disse o professor Feng Xiaojuan.

Portanto, Feng e sua equipe conduziram uma pesquisa nacional, em pares, de pântanos drenados em toda a China que tinham experimentado drenagem artificial de longo prazo (15–55 anos). A pesquisa envolveu pares replicados de solos encharcados vs. drenados em 30 pântanos, incluindo 14 Sphagnum e 16 pântanos não Sphagnum.

Com base em dados da literatura e simulações de laboratório, eles compararam a resposta da atividade oxidativa do fenol à drenagem em diferentes escalas de tempo em diferentes tipos de pântanos. Os resultados mostraram que, embora a drenagem de curto prazo geralmente aumente a atividade oxidativa do fenol, sua resposta à drenagem de longo prazo diverge em pântanos de Sphagnum versus não-Sphagnum.

Análises metagenômicas do solo e metabólicas das plantas demonstraram que a drenagem a longo prazo está ligada ao aumento de metabólitos secundários das plantas (especialmente fenóis antimicrobianos) e à diminuição de micróbios produtores de fenol oxidase em solos de pântanos não pertencentes ao gênero Sphagnum.

Em contraste, em pântanos de Sphagnum, a drenagem está ligada à substituição do Sphagnum antimicrobiano por plantas vasculares, o que aumenta os micróbios produtores de fenol oxidase e a atividade oxidativa do fenol com efeitos em cascata sobre enzimas hidrolíticas.

Esses resultados reconciliaram as mudanças contrastantes da atividade oxidativa do fenol após a drenagem de pântanos em diferentes escalas de tempo e demonstraram que as interações planta-micróbio, em vez da disponibilidade de oxigênio, sustentam as respostas divergentes da atividade oxidativa do fenol à drenagem de campo em pântanos de Sphagnum e não Sphagnum.

“Este estudo destacou a importância da dinâmica das plantas baseada em características para decifrar a dinâmica do carbono em áreas úmidas e o feedback às mudanças climáticas sob regimes hidrológicos variáveis.

“A incorporação desse novo mecanismo em modelos melhorará as previsões da dinâmica do carbono orgânico do solo de zonas úmidas”, disse o professor Feng.