Biodegradação dos pesticidas Bifentrina e Fipronil por bactérias do gênero Bacillus isoladas da cultura da laranja

Autor(es)

Juliana Galan Viana

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2020-02-12

Membros da banca

André Luiz Meleiro Porto; Eduardo Bessa Azevedo; Simone Possedente de Lira

• Orientador: André Luiz Meleiro Porto

Resumo

<span style=\"font-weight: 400;\">O Brasil &eacute; o maior consumidor de agrot&oacute;xicos do mundo e o desenvolvimento econ&ocirc;mico no pa&iacute;s est&aacute; voltado principalmente para as atividades agr&iacute;colas, sendo o maior exportador de a&ccedil;&uacute;car e o segundo maior exportador de soja no cen&aacute;rio mundial. Al&eacute;m dessas tamb&eacute;m se destacam as culturas de citrus, milho, algod&atilde;o e tomate de maneira que a aplica&ccedil;&atilde;o de agrot&oacute;xicos no combate aos seres considerados prejudiciais &agrave;s planta&ccedil;&otilde;es se mostra eficaz. No entanto, o uso indiscriminado dos agrot&oacute;xicos pode resultar em acumula&ccedil;&atilde;o nos compartimentos ambientais, problemas de contamina&ccedil;&atilde;o de &aacute;guas, interferir na longevidade de organismos n&atilde;o-alvos, entre outros problemas. Assim, estudar a degrada&ccedil;&atilde;o de agrot&oacute;xicos se mostra de grande import&acirc;ncia e relev&acirc;ncia atualmente e este trabalho teve como objetivo estudar a biodegrada&ccedil;&atilde;o dos pesticidas Bifentrina e Fipronil por bact&eacute;rias do g&ecirc;nero <span style=\"font-weight: 400;\">Bacillus <span style=\"font-weight: 400;\">isoladas de folhas da cultura de laranja. A Bifentrina &eacute; um pesticida classificado como piretr&oacute;ide e amplamente empregada em diferentes culturas. Uma triagem com as 8 linhagens de bact&eacute;rias foi feita e por meio de an&aacute;lises por cromatografia l&iacute;quida de alta efici&ecirc;ncia (HPLC-UVis) verificou-se uma biodegrada&ccedil;&atilde;o da Bifentrina entre 79% e 88% pelas bact&eacute;rias identificadas como <span style=\"font-weight: 400;\">B. pseudomycoides<span style=\"font-weight: 400;\"> (2RF2C, 3RF2C, 4RF1C e 4RF2C) <span style=\"font-weight: 400;\">e as bact&eacute;rias <span style=\"font-weight: 400;\">B. amyloliquefaciens<span style=\"font-weight: 400;\"> (RFD1C),<span style=\"font-weight: 400;\"> B. safensis<span style=\"font-weight: 400;\">/ <span style=\"font-weight: 400;\">B. pumilus<span style=\"font-weight: 400;\"> (2RF1C)<span style=\"font-weight: 400;\">, B. aryabhattai/ Bacillus <span style=\"font-weight: 400;\">sp. (2RF3C), <span style=\"font-weight: 400;\">B. megaterium <span style=\"font-weight: 400;\">(RF1C) apresentaram uma biodegrada&ccedil;&atilde;o da Bifentrina entre 25% e 38%. A bact&eacute;ria <span style=\"font-weight: 400;\">B. pseudomycoides <span style=\"font-weight: 400;\">(4RF1C) apresentou uma degrada&ccedil;&atilde;o de 79% da Bifentrina e foi selecionada para um experimento em replicata para que os poss&iacute;veis produtos de biodegrada&ccedil;&atilde;o fossem isolados e identificados. Por meio da t&eacute;cnica de cromatografia em coluna foi poss&iacute;vel identificar o composto 4-hidroxibenzoato de metila, um poss&iacute;vel metab&oacute;lito produzido pela bact&eacute;ria <span style=\"font-weight: 400;\">B. pseudomycoides <span style=\"font-weight: 400;\">(4RF1C). Das an&aacute;lises em cromatografia a g&aacute;s acoplado &agrave; espectrometria de massas (CG-EM) foram identificados os compostos 4-di-<span style=\"font-weight: 400;\">terc<span style=\"font-weight: 400;\">-butilfenol, 1-nonadeceno, <span style=\"font-weight: 400;\">N<span style=\"font-weight: 400;\">-fenetilacetamida e 1,4-diisopropilbenzeno nas rea&ccedil;&otilde;es com a Bifentrina. Uma rea&ccedil;&atilde;o de hidr&oacute;lise da Bifentrina com KOH foi realizada e os produtos da rea&ccedil;&atilde;o (o &aacute;lcool BF-OH<span style=\"font-weight: 400;\"> e o &aacute;cido BF-COOH<span style=\"font-weight: 400;\">) foram analisados por HPLC-Uvis verificar a presen&ccedil;a desses compostos nas rea&ccedil;&otilde;es entre as bact&eacute;rias e a Bifentrina. Em seguida, foi realizada uma rea&ccedil;&atilde;o utilizando o &aacute;lcool BF-OH<span style=\"font-weight: 400;\"> com a bact&eacute;ria <span style=\"font-weight: 400;\">B. pseudomycoides<span style=\"font-weight: 400;\"> (4RF1C) para observar poss&iacute;veis produtos de biodegrada&ccedil;&atilde;o. Tal rea&ccedil;&atilde;o foi feita em 3 e 5 dias e a porcentagem de consumo do &aacute;lcool BF-OH<span style=\"font-weight: 400;\"> foi de 14% e 17%, respectivamente e n&atilde;o foi poss&iacute;vel observar bandas de produtos de biodegrada&ccedil;&atilde;o para o &aacute;lcool BF-OH<span style=\"font-weight: 400;\">. Um experimento de cons&oacute;rcio empregando as 8 linhagens de bact&eacute;rias mostrou que a porcentagem de biodegrada&ccedil;&atilde;o do pesticida Bifentrina foi de 51%.&nbsp; O Fipronil &eacute; um pirazol e apresenta aplicabilidade como herbicida, inseticida, fungicida e acaricida. Uma triagem com 8 linhagens de bact&eacute;rias foi empregada para verificar a capacidade de degrada&ccedil;&atilde;o do pesticida Fipronil pelos microrganismos e, dentre as linhagens, as bact&eacute;rias <span style=\"font-weight: 400;\">B. amyloliquefaciens<span style=\"font-weight: 400;\"> (RFD1C) e <span style=\"font-weight: 400;\">B. aryabhattai/ Bacillus <span style=\"font-weight: 400;\">sp. (2RF3C) apresentaram a menor concentra&ccedil;&atilde;o de Fipronil depois de 5 dias de rea&ccedil;&atilde;o, com 93% e 91% de biodegrada&ccedil;&atilde;o ou biotransforma&ccedil;&atilde;o, ou seja, foram os microrganismos respons&aacute;veis pelo maior consumo do pesticida em meio l&iacute;quido. Um experimento para avaliar a diminui&ccedil;&atilde;o da concentra&ccedil;&atilde;o do pesticida Fipronil em 1, 3 e 5 dias tamb&eacute;m foi realizado, e um experimento de cons&oacute;rcio empregando as 8 linhagens de bact&eacute;rias mostrou que a porcentagem de biodegrada&ccedil;&atilde;o do pesticida Fipronil foi de 81%. Por meio das an&aacute;lises de CG-EM foram identificados diversos compostos dentre os quais o terpeno esqualeno, o composto 1<span style=\"font-weight: 400;\">H<span style=\"font-weight: 400;\">-indol, a ciclo (Pro-Leu), <span style=\"font-weight: 400;\">N<span style=\"font-weight: 400;\">-fenetilacetamida, 5-hexil-di-hidrofurano-2-(3<span style=\"font-weight: 400;\">H<span style=\"font-weight: 400;\">)-ona, 1,3-diisopropilbenzeno e 1,4-diisopropilbenzeno. An&aacute;lises no espectr&ocirc;metro de massas de alta resolu&ccedil;&atilde;o acoplado ao cromat&oacute;grafo l&iacute;quido de ultra-performance (UPLC-HRMS) foram feitas e observou-se poss&iacute;veis metab&oacute;litos de biotransforma&ccedil;&atilde;o da Bifentrina e a Fipronil-sulfona proveniente da oxida&ccedil;&atilde;o do Fipronil. Destaca-se tamb&eacute;m que foi identificado o terpeno esqualeno, possivelmente devido &agrave; associa&ccedil;&atilde;o entre a cultura de citrus e os microrganismos associados. Em todos os experimentos foram feitas rea&ccedil;&otilde;es controle na aus&ecirc;ncia do pesticida e mostraram boa recupera&ccedil;&atilde;o quando quantificadas. Tamb&eacute;m foi feito um experimento para se avaliar a recupera&ccedil;&atilde;o final tanto da Bifentrina como do Fipronil obtendo-se uma porcentagem de 96% de recupera&ccedil;&atilde;o final para ambos os pesticidas. Por fim, este estudo demonstrou que as bact&eacute;rias do g&ecirc;nero <span style=\"font-weight: 400;\">Bacillus<span style=\"font-weight: 400;\"> isoladas das folhas da cultura da laranja foram importantes na degrada&ccedil;&atilde;o dos pesticidas Bifentrina e Fipronil utilizados em diferentes fases das culturas em que s&atilde;o aplicados.&nbsp; (AU)

• Processo FAPESP: 17/24429-7 - Biodegradação dos pesticidas bifentrina e fipronil utilizados na cultura da laranja por bactérias
• Beneficiário: Juliana Galan Viana
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado