Um estudo recente publicado pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Quântica do Japão (NIST) demonstra um método para acelerar o cultivo de bactérias fixadoras de nitrogênio termorresistentes, combinando mutagênese controlada por raios gama com técnicas de evolução experimental. Essa tecnologia é promissora para encurtar o ciclo de desenvolvimento de produtos microbianos termorresistentes, como biofertilizantes, e melhorar sua confiabilidade em condições de alta temperatura. A cepa mutante de rizóbio termorresistente foi obtida por meio de evolução experimental combinada com mutagênese repetida por raios gama.

A equipe de pesquisa utilizou a cepa USDA110 de Rhizobium dihydroxyphylla, comumente usada para fixação de nitrogênio em soja. A cepa selvagem estagnou em torno de 36°C. Ao longo de um período de aproximadamente 80 dias, os pesquisadores aumentaram gradualmente a temperatura de cultivo de 34°C para 37°C e a submeteram a dez ciclos de irradiação gama com doses específicas, selecionando assim cepas termorresistentes que ainda conseguiam formar colônias saudáveis ​​a 36°C.

O estudo descobriu que uma dose de irradiação de aproximadamente 40 Gy ajudou a produzir o maior número de cepas estáveis ​​e termorresistentes. "Ao combinar a evolução adaptativa em laboratório com doses de raios gama precisamente repetidas", disse o Dr. Yoshihiro Hase, líder do projeto, "reduzimos o tempo necessário para cultivar bactérias robustas e resistentes ao calor de meses ou até anos para apenas semanas." A análise genômica da cepa dominante revelou mutações convergentes em seus genes de RNA ribossômico e genes relacionados à RNA polimerase, que podem ser a chave para sua maior resistência ao calor.

Este método permite que os pesquisadores manipulem a carga mutacional, visando promover mutações benéficas, mantendo a aptidão geral da cepa. O Dr. Katsuya Sato, Investigador Principal Sênior do instituto, acrescentou: "Esta técnica de mutagênese controlada evita a modificação genética e pode ser adaptada para maximizar as mudanças benéficas, limitando a carga genética. Acreditamos que esta seja uma abordagem segura para a indústria adotar a fim de melhorar a resiliência e a produtividade."

Além dos biofertilizantes agrícolas, essa tecnologia também pode ser aplicada para melhorar a resistência ao calor de microrganismos utilizados no processamento de alimentos, na produção farmacêutica e em biocombustíveis, fornecendo produtos microbianos adaptáveis ​​ao clima a um custo menor.