UFSC desenvolve metodologia inovadora para monitorar a Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) com financiamento do Global Grand Challenges

UFSC recebe financiamento da Fundação Bill & Melinda Gates para promover técnicas agrícolas sustentáveis

O projeto da UFSC, Campus de Curitibanos, financiado pela fundação internacional, promete contribuir por uma agricultura mais sustentável. (Foto: Alexandre ten Caten/UFSC)

O projeto SensMyN propõe desenvolver um teste diagnóstico rápido, in situ e de baixo custo. Isso será possível graças a biomarcadores de RNA que identificarão genótipos de plantas mais responsivos à FBN e biofertilizantes inteligentes para o clima. “Com os resultados do nosso projeto SensMyN, seremos capazes de propor uma metodologia que aplica sensores diretamente às plantas. O método será de baixo custo e permitirá amostragens em diferentes momentos e locais no campo. Isso nos permitirá propor métricas para monitorar a fixação biológica de nitrogênio na agricultura”, destaca o professor Alexandre ten Caten, responsável pelo projeto na UFSC.

A Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) recebeu um financiamento da Fundação Bill & Melinda Gates no dia 27 de setembro. O projeto é uma parceria entre o professor Alexandre ten Caten, do Departamento de Agricultura, Biodiversidade e Florestas do Campus de Curitibanos, e a professora Adriana Silva Hemerly, do Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis (IBqM) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

O financiamento apoiará o desenvolvimento de uma metodologia para monitorar a Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) em solo e vegetação. O objetivo é fortalecer as pesquisas e o desenvolvimento de tecnologias inovadoras que prometem medir a capacidade de microrganismos de fixar nitrogênio e fornecê-lo às plantas, reduzir custos de produção e promover práticas agrícolas mais sustentáveis.

O projeto, intitulado SensMyN: Monitoramento da Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) por meio de dados espectrais integrados de solo-vegetação e biomarcadores baseados em RNA, terá duração até julho de 2026 e receberá investimentos de aproximadamente 300 mil dólares. “O fato de nosso projeto ter chamado a atenção da fundação e recebido financiamento demonstra a capacidade do Campus Curitibanos da UFSC em propor pesquisas de relevância internacional”, enfatiza o professor Alexandre.

“É um motivo de orgulho pensar que, com o esforço, trabalho e comprometimento de todos os parceiros deste projeto, possamos contribuir com aquele ‘grão de areia’ no vasto corpo de conhecimento gerado por pesquisadores em todo o mundo que trabalham no tema da fixação biológica de nitrogênio”, acrescenta o cientista.

O professor também celebra o impulso à infraestrutura do campus. Os recursos permitirão o pagamento de bolsas para estudantes e a aquisição de novos equipamentos.

Colaboração

O projeto, intitulado SensMyN: Monitoramento da Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) por meio de dados espectrais integrados de solo-vegetação e biomarcadores baseados em RNA, terá duração até julho de 2026 e receberá investimentos de aproximadamente 300 mil dólares. (Foto: Alexandre ten Caten/UFSC)

O investimento será compartilhado entre os laboratórios da UFSC em Curitibanos, que receberão a maior parte dos recursos, e a UFRJ, instituição parceira na iniciativa. O Laboratório de Sensoriamento, Inovação e Geoprocessamento (SENGIS) da UFSC Curitibanos coordenará o projeto e destinará recursos para a aquisição de equipamentos importados para coleta de dados no infravermelho médio, além de cobrir os altos custos das análises de Espectrometria de Massas por Razão de Isótopos (IRMS) para a construção do banco de dados.

Enquanto isso, a parceria com a professora Adriana Silva Hemerly, da UFRJ, receberá cerca de um terço dos recursos. “Os recursos utilizados na UFRJ serão aplicados no desenvolvimento de um teste diagnóstico rápido e de baixo custo, utilizando biomarcadores de RNA para identificar genótipos de plantas que respondam de forma otimizada à FBN e a biofertilizantes inteligentes para o clima, diretamente no campo”, explica o professor Alexandre. O trabalho de Adriana Hemerly na UFRJ é essencial para preencher uma lacuna crítica na medição da presença microbiana, nas interações planta-microrganismo e complementar as medições baseadas em sensores com análises microbianas em tempo real, contribuindo para o desenvolvimento de um método robusto.

Além da parceria entre UFSC e UFRJ, o projeto prevê colaborações com a startup SensorGreen (UFSC) e a HapiSeeds (UFRJ) para os aspectos tecnológicos da iniciativa, como a aplicação de inteligência artificial e o desenvolvimento do teste diagnóstico rápido.

A fase de campo do projeto será realizada em parceria com a agricultora Beatriz Gomes. O experimento será implementado em sua propriedade, com a participação dela e de membros de sua família ao longo dos 24 meses de duração do projeto.

O projeto também conta com a participação de Carlos Julian Mestanza Novoa, pesquisador da Universidad Agraria La Molina, no Peru. Carlos Mestanza colaborará no desenvolvimento de experimentos para validar os resultados em um ambiente distinto do município de Curitibanos, visando confirmar a robustez dos achados obtidos no Brasil.

Sensoriamento, Inovação e Geoprocessamento

O nitrogênio é um elemento de grande importância para as plantas, por isso a relevância da pesquisa. (Foto: Alexandre ten Caten/UFSC)

Um dos principais fatores que contribuíram para a aprovação do projeto é a expertise do Laboratório de Sensoriamento, Inovação e Geoprocessamento (SENGIS) da UFSC Curitibanos, que aplica técnicas de sensoriamento proximal em solo e plantas, além de processar dados com o uso de inteligência artificial para gerar impacto na agricultura.

“Exploramos ideias de alto risco que têm o potencial de agregar insights relevantes e novas direções para a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias inovadoras”, explica o professor Alexandre ten Caten. Segundo ele, a coleta de dados por meio da aplicação de sensores e testes diagnósticos rápidos para a agricultura auxilia na tomada de decisão, permitindo medir a fixação de nitrogênio mediada por microrganismos.

Uso de Nitrogênio na Agricultura

O nitrogênio é um elemento de grande importância para as plantas, como explica o professor. “Na agricultura, esse fertilizante é caro e possui um grande potencial de poluição, por isso é essencial utilizá-lo de forma racional. Uma forma mais natural e barata é aproveitar os recursos já disponíveis na natureza, como a fixação biológica de nitrogênio (FBN), realizada por plantas que estabelecem parcerias com microrganismos do solo”, destaca.

No entanto, ele explica que, para aproveitar esse método, é necessário medir a fixação natural de nitrogênio pelas plantas, sendo que a metodologia padrão é a Espectrometria de Massas por Razão de Isótopos (IRMS). “Uma única amostra analisada custa cerca de 25 dólares, o que torna o método caro para agricultores, projetos e países com menos recursos. Além disso, a eficiência da FBN depende de fatores genéticos, como espécies e genótipos de plantas, cepas bacterianas e condições ambientais.”

Impacto

Por meio desta chamada pública internacional, conhecida como Global Grand Challenges, com foco em “Acelerar e Catalisar Soluções para o Impacto das Mudanças Climáticas na Saúde, Agricultura e Gênero”, a Fundação Gates lançou um desafio para financiar pesquisas sobre Estratégias de Adaptação para Agricultura e Desenvolvimento de Renda, com ênfase nos meios de subsistência agrícolas de mulheres. “Nosso projeto SensMyN tem o potencial de propor um método in situ para medir a FBN (fixação biológica de nitrogênio) diretamente no campo, ajudando a validar biofertilizantes inteligentes para o clima, vistos como insumos de próxima geração”, destaca o pesquisador.

“O projeto representa um amplo espectro de oportunidades. Vamos gerar conhecimento científico em áreas ainda carentes de pesquisa, oferecer oportunidades de treinamento para estudantes e, potencialmente, gerar Propriedades Intelectuais que poderão ser licenciadas pela UFSC e UFRJ para a exploração comercial do potencial das novas tecnologias,” enfatiza o professor Alexandre.

Leia também:
SensMyN: Monitor Biological Nitrogen Fixation by Integrative Soil-Vegetation Spectral Data, and RNA-Based Biomarkers

Mayra Cajueiro Warren | Jornalista
Agecom | UFSC
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