Controle biológico e promoção de crescimento vegetal por Streptomyces spp.

Abstract

O feijoeiro é cultivado em diversos sistemas de produção e em todas as regiões brasileiras, tanto por pequenos como por grandes produtores. No entanto, as reduções causadas na produtividade das lavouras pelos fitopatógenos são significativas. O uso de agrotóxicos para o controle de doenças, como os fertilizantes químicos, pode ocasionar problemas ambientais a médio e longo prazo. Nesse contexto, a busca por novas alternativas para o controle de doenças e melhoria das condições do solo tem crescido nos últimos anos. Assim, neste estudo, dois isolados de Streptomyces spp. (4L e 6O) coletados do solo foram caracterizados de acordo com a sua morfologia e fisiologia, e avaliados quanto a sua a capacidade de controlar fitopatógenos por meio de ensaios in vitro e in vivo. A capacidade de promoção de crescimento vegetal dos isolados de Streptomyces spp. foi avaliada por meio da detecção de fixação biológica de nitrogênio, da produção de ácido 3-indol-acético (AIA), de amônia e de sideróforos e da solubilização de fósforo. Foram também avaliadas a capacidade de produção de enzimas lignocelulolíticas (quitinase, xilanase, celulase e pectinase), assim como β-1,3-glucanase. Além disso, foi demostrada a presença de megaplasmídeo nessas bactérias mediante o método de eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). Os resultados dos testes in vitro mostraram a capacidade antagônica dos isolados frente aos fungos Colletotrichum lindemuthianum (agente causal da antracnose), Sclerotinia sclerotiorum (agente causal da podridão ou mofo branco), e Rhizoctonia solani (agente causal da podridão radicular). A maior porcentagem de inibição de C. lindemuthianum foi obtida pelo isolado 6O que foi de 68,47%; para S. sclerotiorum foi de 51,22% pelo isolado 4L; e para R. solani, os dois isolados de Streptomyces spp. inibiram o crescimento do fungo com a mesma eficiência (38,47%). Experimentos realizados in vivo confirmaram esses resultados, em que os isolados de Streptomyces spp. reduziram a severidade da antracnose nas folhas em 25% para o isolado 6O e em 30% para o 4L; do mofo branco em 90% e da podridão radicular em 10% em relação ao controle positivo. Ambos os isolados foram capazes de incrementar a biomassa radicular e aérea em 20%, assim como o comprimento da raiz e da parte aérea em 25%. Observou-se ainda que ambos os isolados apresentam megaplasmídeo com tamanho aproximado de 97 kb. Concluiu- se que esses microrganismos possuem potencial como biocontroladores de doenças e promotores de crescimento para a cultura do feijão, além de apresentar um megaplasmídeo que pode ser importante para a produção de novos metabólitos secundários. Assim, esses isolados de Streptomyces spp. podem ser alternativa viável para a agricultura sustentável.

Palavras-chave:

Fungo fitopatogênico. Actinobactéria. Megaplasmídeo. Enzimas lignocelulolíticas.The common bean is cultivated in different production systems and in all Brazilian regions, both by small and large producers. However, the reductions caused in crop productivity by phytopathogens are significant. The use of pesticides to control diseases, such as chemical fertilizers, can cause environmental problems in the medium and long term. In this context, the search for new alternatives for disease control and improvement of soil conditions has grown in recent years. Thus, in this study, two isolates of Streptomyces spp. (4L and 6O), collected from the soil were characterized according to their morphology and physiology, and evaluated for their ability to control phytopathogens through in vitro and in vivo assays. The ability of Streptomyces spp. isolates to promote plant growth was evaluated by detecting biological nitrogen fixation, production of 3-indole-acetic acid (IAA), ammonia, and siderophores and phosphorus solubilization. The ability to produce lignocellulytic enzymes (chitinase, xylanase, cellulase and pectinase) as well as β-1,3-glucanase were also evaluated. In addition, the presence of megaplasmids in these bacteria was demonstrated using the pulsed field gel electrophoresis (PFGE) method. The results of the in vitro tests showed the antagonistic capacity of the isolates against the fungi Colletotrichum lindemuthianum (causal agent of anthracnose), Sclerotinia sclerotiorum (causal agent of rot or white mold), and Rhizoctonia solani (causal agent of root rot). The highest percentage of inhibition of C. lindemuthianum was obtained by isolate 6O, which was 68.47%; for S. sclerotiorum it was 51.22% for isolate 4L; and for R. solani, the two isolates of Streptomyces sp. inhibited the growth of the fungus with the same efficiency (38.47%). Experiments performed in vivo confirmed these results, in which isolates of Streptomyces spp. reduced the severity of anthracnose on leaves by 25% for isolate 6O and by 30% for 4L; white mold in 90% and root rot in 10% compared to the positive control. Both isolates were able to increase root and shoot biomass by 20%, as well as root and shoot length by 25%. It was also observed that both isolates have a megaplasmids with an approximate size of 97 kb. It was concluded that these microorganisms have potential as disease biocontrollers and growth promoters for bean crop, in addition to presenting a megaplasmids that may be important for the production of new secondary metabolites. Thus, these isolates of Streptomyces spp. can be a viable alternative for sustainable agriculture.

Keywords:

Phytopathogenic fungus. Actinobacteria. Megaplasmid. lignocellulolytic enzymes.