Biologia

Nódulos de raiz: como bactérias fixam o nitrogênio do ar para feijões e outras leguminosas

Publicado em 14/10/2026 · Última alteração em 14/10/2026

Nas leguminosas, bactérias chamadas rizóbios entram pelos pelos da raiz, instalam-se em nódulos e usam a enzima nitrogenase para transformar o N2 do ar em amônia, que a planta aproveita. Em troca, recebem compostos da fotossíntese e um ambiente com pouco oxigênio, que protege a enzima. A reação é a do processo industrial Haber-Bosch, mas à temperatura e pressão ambientes.

O ar é cerca de 78% nitrogênio, mas o N2 tem ligação tripla e a maioria dos seres vivos não consegue usá-lo. Só alguns micro-organismos têm a nitrogenase, enzima que o converte em amônia (fixação biológica). Nas leguminosas (soja, feijão, ervilha, trevo), esses micro-organismos, os rizóbios, vivem dentro de órgãos da raiz, os nódulos. Cada lado paga um custo: a planta cede açúcares e a bactéria entrega nitrogênio já utilizável. O artigo sobre a soja no Brasil conta a história da inoculação; aqui o foco é o mecanismo e a origem do nódulo.

Um órgão feito para esconder uma enzima do oxigênio

A nitrogenase é danificada pelo oxigênio, mas as bactérias precisam respirar para gerar a energia da fixação. A solução da planta é uma barreira de difusão no nódulo, mais proteínas que ligam oxigênio, as leg-hemoglobinas.

Como a bactéria entra

A raiz e a bactéria trocam sinais. Os rizóbios produzem fatores Nod, moléculas que a planta percebe por receptores e que ativam dois programas: a formação do nódulo e a infecção. Em muitas leguminosas, o pelo da raiz se enrola e prende a bactéria numa bolsa de infecção, de onde parte um fio de infecção até o córtex. Ali as células bacterianas são liberadas dentro de membrana da planta, formando simbiossomos, e viram bacteroides, que fixam nitrogênio.

Como sabemos que o oxigênio é o problema

A nitrogenase se danifica com oxigênio, mas a fixação gasta energia obtida por respiração. Em Lotus japonicus, Venado e colegas (2022) compararam nódulos infectados e não infectados, acharam genes de poliésteres de parede celular e mutaram um deles. Nódulos mutantes ficaram mais permeáveis, com mais oxigênio por dentro e menos atividade da enzima. É um experimento em uma espécie-modelo e os próprios autores pedem mais medições.

De onde veio o nódulo

O nódulo existe em quatro ordens de plantas, mas é raro fora das leguminosas. Há dois grupos de bactérias: rizóbios nas leguminosas e em Parasponia, e Frankia em outras plantas. Se a nodulação surgiu uma vez, com muitas perdas, ou várias vezes, segue em debate. Entre as leguminosas Caesalpinioideae, as linhagens com simbiossomo perderam menos a nodulação, o que os autores propõem como sinal de simbiose mais estável. É hipótese deles.

O que isso poupa de adubo no Brasil

A soja não é nativa do Brasil, e por isso os solos não tinham bactérias compatíveis; o país passou a inoculá-la com estirpes selecionadas. Em 2013 a Embrapa Soja estimava economia de cerca de US$ 7 bilhões por ano, com 73% do adubo nitrogenado importado. Outra página da Embrapa fala em US$ 15 bilhões. Os números não são comparáveis sem a metodologia, que as fontes não dão. Globalmente, estima-se 60 Tg de N fixados por ano por fixação biológica em lavouras, contra 120 Tg do Haber-Bosch.

Como sabemos

O mecanismo básico está em fontes abertas lidas na íntegra; os valores de economia no Brasil divergem entre páginas da Embrapa e ficaram marcados como estimativas sem ano-base comum.

Em debate: A literatura alterna entre origens múltiplas e uma única origem com muitas perdas; Faria et al. (2022) dizem que não há consenso, e o debate segue aberto.

Fontes

  1. Frontiers in Plant Science — Hormone-modulated transcription factors orchestrating the root nodule symbiosis
    Kirolinko, C.; Yacullo, M.; Blanco, F.; Zanetti, M. E. · 2026 · Revisão ou síntese científica · lida na íntegra · consultada em 14/10/2026 DOI 10.3389/fpls.2026.1811506
  2. Proceedings of the National Academy of Sciences — Tissue-specific regulation of lipid polyester synthesis genes controlling oxygen permeation into Lotus japonicus nodules
    Venado, R. E.; Wange, L. E.; Shen, D.; et al. · 2022 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 14/10/2026 DOI 10.1073/pnas.2206291119
  3. The New Phytologist — The innovation of the symbiosome has enhanced the evolutionary stability of nitrogen fixation in legumes
    de Faria, S. M.; Ringelberg, J. J.; Gross, E.; et al. · 2022 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 14/10/2026 DOI 10.1111/nph.18321
  4. Field Crops Research — Biological nitrogen fixation and prospects for ecological intensification in cereal-based cropping systems
    Ladha, J. K.; Peoples, M. B.; Reddy, P. M.; et al. · 2022 · Revisão ou síntese científica · lida na íntegra · consultada em 14/10/2026 DOI 10.1016/j.fcr.2022.108541
  5. Embrapa Soja (anais de congresso, Sevilha) — Oportunidades e ameaças à contribuição da fixação biológica de nitrogênio em leguminosas no Brasil
    Nogueira, M. A.; Hungria, M. · 2013 · Documento institucional · lida na íntegra · consultada em 14/10/2026
  6. Embrapa — Linha do Tempo (50 anos da Embrapa)
    Embrapa · 2023 · Documento institucional · lida na íntegra · consultada em 14/10/2026
Histórico de alterações
  • Versão 1 · 14/10/2026 — Primeira versão (produção 1.000, lote 20; conferência de trechos automatizada)

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