Isolamento e caracterização de rizobactérias associadas a cana-de-açúcar com potencial uso biotecnológico

Abstract

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) com a produção de 642 milhões de toneladas (safra 2019/20). Porém para manter a produção, o país utiliza grande quantidade de fertilizantes químicos provenientes do mercado externo, o que aumenta os custos de produção. Além disso, a monocultura da cana reduz a diversidade de antagonistas do solo favorecendo o aparecimento de doenças, como a podridão vermelha, causada por Colletotrichum falcatum. A utilização de microrganismos benéficos pode compor uma alternativa para auxiliar na fertilização da cultura, bem como, no controle biológico de doenças. A rizosfera das plantas abriga uma diversidade de microrganismos que incluem as bactérias promotoras do crescimento vegetal (BPCV), capazes de realizar a solubilização de fosfato inorgânico (SFI), a produção de ácido-indol-acético (AIA) e de controlar de doenças. Dessa forma, objetivou-se isolar, identificar e selecionar bactérias associadas à cana, que possuam potencial para o uso biotecnológico. Para isso, foram isoladas bactérias da rizosfera de cana e, após a obtenção de culturas puras, realizou-se a extração de DNA, sequenciamento do gene 16S e identificação dos isolados pelo banco de dados NCBI. Posteriormente foram realizados os testes de SFI e produção de AIA. Para o teste de SFI, os isolados foram cultivados por 15 d em meio contendo CaHPO4. Para o teste de AIA, os isolados foram cultivados por 24 h em meio TSA 10 % contendo L-triptofano. A capacidade de antagonizar o C. falcatum foi avaliada pelo teste de pareamento em meio BDA. Os testes foram realizados em DIC com quatro repetições. Foram obtidos 25 isolados, distribuídos em cinco gêneros: Bacillus, Burkholderia, Arthrobacter, Kitasatospora e Streptomyces. Dos 25 isolados, 20 (80 %) foram positivos para SFI, sendo que o isolado C10 apresentou maior índice de solubilização (IS = 5,06). Quanto ao AIA, 15 (60 %) isolados foram positivos, sendo que Burkholderia sp. (isolado C8) se destacou com produção de 21,38 µg mL-1. Quanto ao antagonismo, Streptomyces sp. (isolado C11) alcançou 55 % de inibição no crescimento do patógeno. Conclui-se que a rizosfera da cana possui BPCV capazes promover a SFI, produzir AIA e promover o controle do C. falcatum in vitro, indicando o potencial de uso biotecnológico dos isolados. Palavras-chave: Promoção de crescimento. Podridão vermelha. Biocontrole.

Brazil is the world's largest producer of sugarcane (Saccharum spp.) with a production of 642 million tons (harvest 2019/20). However, to maintain this production, the country uses chemical fertilizers from the foreign market, which increases production costs. In addition, sugarcane monoculture reduces the diversity of soil antagonists, favoring the appearance of diseases, such as red rot, caused by Colletotrichum falcatum. The use of beneficial microorganisms can be an alternative to the crop's fertilization and biological control of diseases. The rhizosphere of plants harbors a diversity of microorganisms, including plant growth-promoting bacteria (PGPB) capable of solubilizing inorganic phosphate (ISF), producing indole-acetic acid (IAA), and controlling diseases. Thus, the objective was to isolate, identify and select bacteria associated with sugarcane, which have the potential for biotechnological use. For this, bacteria were isolated from the sugarcane rhizosphere and, after obtaining pure cultures, DNA extraction, 16S gene sequencing, and identification of the isolates were performed using the NCBI database. Subsequently, ISF tests and AIA production were performed. For the ISF test, the isolates were cultured for 15 d in a medium containing CaHPO4. For the IAA test, the isolates were cultured for 24 h in a 10 % TSA medium containing L-tryptophan. The ability to antagonize C. falcatum was evaluated by the pairing test in the BDA medium. The tests were performed in DIC with four repetitions. It was obtained 25 isolates, distributed in five genera, Bacillus, Burkholderia, Arthrobacter, Kitasatospora, and Streptomyces. Of the 25 isolates, 20 (80 %) were positive for ISF, and isolate C10 had a higher solubilization index (IS = 5.06). As for the IAA, 15 (60 %) isolates were positive, and Burkholderia sp. (isolate C8) stood out with a production of 21.38 µg mL-1. As for antagonism, Streptomyces sp. (isolate C11) achieved 55 % inhibition of pathogen growth. In conclusion, the sugarcane rhizosphere has PGPB capable of promoting ISF, producing IAA, and promoting the control of C. falcatum in vitro, indicating the potential for biotechnological use of the isolates. Keywords: Growth promotion. Red rot. Biocontrol.