Explorando compostos orgânicos voláteis bacterianos para aumentar o crescimento e a sanidade de culturas agrícolas

Autor(es)

Natália Oliveira de Araujo

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2021-08-31

Membros da banca

Juliana Velasco de Castro Oliveira; Maria Carolina Quecine; Alessandra Alves de Souza

• Orientador: Juliana Velasco de Castro Oliveira

Resumo

As bactérias promotoras de crescimento vegetal (BPCVs) têm sido utilizadas na agricultura como uma opção eco-friendly para aumentar a produtividade de culturas agrícolas de importância econômica, em alternativa a aplicação de insumos químicos nos campos. Um dos mecanismos positivos das BPCVs para as plantas é a emissão de compostos orgânicos voláteis (COVs), que são pequenas moléculas gasosas sinalizadoras do crescimento vegetal e do antagonismo aos fitopatógenos. Na maioria dos trabalhos, os efeitos dos COVs são investigados na planta modelo Arabidopsis thaliana (dicotiledônea), uma planta sem valor comercial agregado, sendo necessárias pesquisas adicionais em culturas agrícolas de relevância econômica, como é o caso do arroz (Oryza sativa – também importante modelo de monocotiledôneas) e da cana-de-açúcar (Saccharum sp. - monocotiledônea). Em adição, não há muitos estudos de COVs na ação antagonista de fitopatógenos da última cultura, como o fungo Fusarium moniliforme, agente causal da doença pokkah-boeng. Dessa forma, os objetivos principais desse trabalho foram avaliar o efeito de COVs bacterianos sobre a promoção de crescimento de plantas modelos e em culturas agrícolas, assim como avaliar o potencial dos COVs na inibição do crescimento de fitopatógeno. De um total de 20 isolados bacterianos investigados sobre o efeito dos COVs em A. thaliana, cinco provocaram um aumento significativo de até 288 e 423% na biomassa seca da parte aérea e do sistema radicular, respectivamente. No caso do arroz, apenas dois isolados foram capazes de promover o aumento de biomassa seca da parte aérea em até 72%. Para investigar os mecanismos moleculares envolvidos nesta promoção, foram identificados 28 e 37 metabólitos presentes em concentrações significativamente diferentes na parte aérea da A. thaliana e arroz, respectivamente, quando crescidas em contato com COVs bacterianos, sendo que várias vias metabólicas relacionadas ao crescimento foram enriquecidas. Em adição, foram identificados 73 e 58 COVs produzidos pelas bactérias relevantes ao crescimento da A. thaliana e arroz, respectivamente. As classes químicas benzenóide, cetona, álcool e sulfeto foram as mais encontradas nos volatilomas dos isolados. A análise funcional utilizando COVs sintéticos permitiu validar, in vitro, o 2-Butanona e o Álcool fenetílico como capazes de aumentar a biomassa total da A. thaliana em até 237%. Já no caso do arroz, o mix contendo Dimetil dissulfeto, 2-Heptanona, e 2-Nonanol promoveu o aumento de biomassa seca total em até 115%. In vivo, os COVs de um dos isolados foram capazes de aumentar significativamente o acúmulo de biomassa seca do arroz em 87%. Ainda há a necessidade de padronização nos ensaios de co-cultivo com cana-de-açúcar micropropagada, principalmente por se tratar de uma planta não modelo. Por fim, quatro bactérias foram capazes de inibir o crescimento micelial de F. moniliforme em até 67%. Todo o conhecimento adquirido em relação aos COVs e suas influências sobre o crescimento e saúde das plantas poderá possibilitar o desenvolvimento de bioprodutos agrícolas, visando aumentar a produtividade da cultura de forma sustentável (AU)

• Processo FAPESP: 19/08522-2 - Identificação e caracterização de voláteis como indutores de crescimento em culturas agrícolas
• Beneficiário: Natália Oliveira de Araujo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado