Impactos das alterações climáticas nos agentes patogénicos das plantas, na segurança alimentar e nos caminhos a seguir

Nature Reviews Microbiology (2023)Cite este artigo

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Os surtos de doenças das plantas representam riscos significativos para a segurança alimentar global e a sustentabilidade ambiental em todo o mundo, e resultam na perda de produtividade primária e de biodiversidade que têm um impacto negativo nas condições ambientais e socioeconómicas das regiões afectadas. As alterações climáticas aumentam ainda mais os riscos de surtos, alterando a evolução dos agentes patogénicos e as interacções hospedeiro-agente patogénico e facilitando o aparecimento de novas estirpes patogénicas. A gama de patógenos pode mudar, aumentando a propagação de doenças de plantas em novas áreas. Nesta revisão, examinamos como é provável que as pressões das doenças das plantas mudem em cenários climáticos futuros e como essas mudanças se relacionarão com a produtividade das plantas nos ecossistemas naturais e agrícolas. Exploramos os impactos atuais e futuros das mudanças climáticas na biogeografia dos patógenos, na incidência e gravidade das doenças, e seus efeitos nos ecossistemas naturais, na agricultura e na produção de alimentos. Propomos que a alteração do actual quadro conceptual e a incorporação de teorias eco-evolutivas na investigação poderiam melhorar a nossa compreensão mecanicista e a previsão da propagação de agentes patogénicos em climas futuros, para mitigar o risco futuro de surtos de doenças. Destacamos a necessidade de uma interface ciência-política que trabalhe em estreita colaboração com organizações intergovernamentais relevantes para fornecer monitorização e gestão eficazes de doenças de plantas em cenários climáticos futuros, para garantir a segurança alimentar e nutricional a longo prazo e a sustentabilidade dos ecossistemas naturais.

A crescente incidência e gravidade dos surtos de doenças das plantas representa riscos significativos e crescentes para a produtividade primária, a segurança alimentar global e a perda de biodiversidade em muitas áreas vulneráveis ​​do mundo1,2,3,4,5,6,7. Esses surtos de doenças causam perdas ecológicas e de produtividade. Por exemplo, a perda anual de rendimento das culturas causada por agentes patogénicos (microrganismos que causam doenças e limitam a saúde e a produtividade do hospedeiro) e pragas é estimada em 220 mil milhões de dólares3,4,5,6, tendo um impacto directo na segurança alimentar, nas economias regionais e em outras áreas sociais associadas. -aspectos económicos. Isto é ainda agravado pela perda pós-colheita causada por microrganismos patogénicos como Penicillium spp. e Xanthomonas euvesicatoria1. Além disso, as alterações climáticas representam um risco acrescido de intensificação das doenças das plantas, colocando em risco o abastecimento alimentar mundial e a biodiversidade vegetal natural7,8,9. Postula-se que quaisquer ganhos potenciais de rendimento nas próximas cinco décadas serão compensados ​​pela pressão alterada de doenças mediada pelas alterações climáticas, causada por agentes patogénicos conhecidos e emergentes10. Da mesma forma, a propagação de agentes patogénicos ligados às alterações climáticas é considerada uma das principais ameaças à saúde das florestas a nível mundial11. Portanto, é necessário um melhor conhecimento dos impactos das alterações climáticas nas interacções moleculares, epidemiológicas e ecológicas entre agentes patogénicos, plantas e as comunidades microbianas associadas para desenvolver ecossistemas agrícolas e naturais resilientes ao clima4,6.

As plantas são infectadas por uma ampla gama de patógenos, incluindo bactérias, fungos, oomicetos, vírus e nematóides, que diferem em seus estilos de vida (biotróficos, derivando nutrientes de células vivas, até necrótrofos, derivando nutrientes de células mortas), estratégias de infecção (intracelular ou extracelular) e tecidos vegetais alvo (por exemplo, xilema, floema, raízes ou folhas) (Tabela Suplementar 1). Um desafio fundamental para prever doenças de plantas no espaço e no tempo é entender como esses diferentes patógenos interagem e respondem a múltiplos fatores causadores de doenças (por exemplo, outros patógenos, hospedeiros/vetores, microrganismos comensais e ambiente) e como eles juntos responder às alterações climáticas. Teoricamente, as alterações climáticas podem facilitar a infecção das plantas de múltiplas maneiras, incluindo alterando a evolução dos agentes patogénicos, alterando as interacções hospedeiro-agente patogénico e a fisiologia do vector, e facilitando o surgimento de novas estirpes de agentes patogénicos, que por sua vez podem quebrar a resistência da planta hospedeira7,12,13 . As alterações climáticas também podem resultar em mudanças na gama de agentes patogénicos e hospedeiros, o que aumentaria a propagação de doenças de plantas em novas áreas8,10,14,15. No entanto, temos um conhecimento limitado de como os diferentes componentes das alterações climáticas (por exemplo, a flutuação da temperatura e da precipitação) e a sua interacção com as actividades antropogénicas têm impacto nos agentes patogénicos das plantas, tanto nos ecossistemas agrícolas como nos naturais. Por exemplo, é provável que a abundância de fungos patogénicos vegetais transmitidos pelo solo aumente na maioria dos ecossistemas naturais nos cenários projectados de alterações climáticas, com consequências significativas, mas não quantificadas, para a produtividade primária a nível mundial14. Da mesma forma, a variação na umidade relativa afeta a abundância e a infectividade dos patógenos16.