Otimização da produção de lipopeptídeos por Bacillus velezensis visando ao controle de fungos fitopatogênicos
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Data
2023-09-13
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Universidade Federal de Viçosa
Resumo
O gênero Bacillus destaca-se como um dos mais empregados no biocontrole de doenças de plantas. Esses microrganismos são encontrados em diversos ambientes, sendo reconhecidos por sua capacidade de produzir lipopeptídeos. Essas moléculas são caracterizadas como biossurfactantes de baixo peso molecular e exibem atividade antibacteriana, antifúngica, antiviral, cicatrizante e antitumoral. Os lipopeptídeos se dividem em três famílias principais: surfactina, iturina e fengicina, sendo que as duas últimas apresentam elevada atividade antifúngica. Este trabalho teve como objetivo definir condições de cultivo adequadas para a produção de lipopeptídeos com atividade antifúngica por três isolados de Bacillus velezensis (LBBMA TR59II, LBBMA TR47II e LBBMA AP01), a fim de promover o controle de fungos fitopatogênicos. Para isso, realizou-se a otimização da produção de lipopeptídeos dos isolados em três diferentes meios de cultura (Meio Farelo de Soja adicionado de açúcar cristal, Meio 523 e Meio Mineral). Posteriormente, diferentes combinações de pH e temperatura foram investigadas. O fungo fitopatogênico modelo adotado no trabalho foi o Colletotrichum truncatum isolado UCBV258. Os estudos de otimização foram conduzidos utilizando-se o método de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). O meio de cultura Meio 523 propiciou as maiores produções de lipopeptídeos para B. velezensis LBBMA TR59ll e LBBMA TR47ll; para B. velezensis LBBMA AP01, as maiores produções de lipopeptídeos foram obtidas em Meio Mineral. Ao se considerar o custo dos ingredientes para a produção dos meios de cultivo, o Meio Farelo de Soja se mostrou o mais indicado para a produção de lipopeptídeos com ação fungicida para todos os isolados de B. velezensis estudados. As combinações das variáveis concentração de farelo de soja, de açúcar cristal, pH e temperatura propiciaram ganhos de eficiência de produção de lipopeptídeos (medida pela razão entre a produção de extrato bruto de lipopeptídeos liofilizado – EBEL - e a concentração inibitória mínima dos extratos brutos obtidos em cada condição) de até 59 vezes para o isolado B. velezensis LBBMA TR59ll, 17 vezes para B. velezensis LBBMA TR47ll 16 vezes para B. velezensis LBBMA AP01. Os ganhos de eficiência reportados, juntamente com o baixo custo dos ingredientes empregados no preparo dos meios de cultivo, têm o potencial de reduzir significativamente os custos deprodução de bioinsumos à base de Bacillus spp. visando ao controle de patógenos agrícolas. Palavras-chave: Bacillus velezensis. Lipopeptídeos. Surfactina. Fengicina. Iturina. Colletotrichum truncatum. Controle biológico.
The genus Bacillus stands out as one of the most employed in the biocontrol of plant diseases. These microorganisms are found in various environments, recognized for their ability to produce lipopeptides. These molecules are characterized as low molecular weight biosurfactants and exhibits antimicrobial, antifungal, antiviral, wound- healing, and antitumor activities. Lipopeptides are divided into three main families: surfactin, iturin, and fengycin, with the latter two showing high antifungal activity. This study aimed to define suitable cultivation conditions for the production of antifungal lipopeptides by three isolates of Bacillus velezensis (LBBMA TR59ll, LBBMA TR47ll, and LBBMA AP01) to promote the control of phytopathogenic fungi. Optimization of lipopeptide production from the isolates was carried out in three different culture media (Soybean Meal Medium added with crystalline sugar, Medium 523, and Mineral Medium). Subsequently, different combinations of pH and temperature were investigated. The model phytopathogenic fungus adopted in the study was Colletotrichum truncatum isolate UCBC258. Optimization studies were conducted using the Central Composite Rotatable Design (CCRD) method. Medium 523 provided the highest lipopeptide productions for B. velezensis LBBMA TR59ll and LBBMA TR47ll; for B. velezensis LBBMA AP01, the highest lipopeptide productions was obtained in Mineral Medium. Considering the cost of ingredients for media production, Soybean Meal Medium proved to be more suitable for the production of lipopeptide with fungicidal activity for all isolates of B. velezensis. By managing the soybean meal concentration, sugar concentration, pH and temperature, an increase in antifungal lipopeptide production (measured by the ratio between the production of lyophilized crude lipopeptide extract - EBEL - and the minimum inhibitory concentration of crude extracts obtained each condition) of up to 59 times for B. velezensis LBBMA TR59ll, 17 times for B. velezensis LBBMA TR47ll, and 16 times for B. velezensis LBBMA AP01 was obtained. The reported efficiency gains, combined with the low cost of ingredients used in media preparation, have the potential to significantly reduce the production costs of Bacillus spp. based bioinputs for control of agricultural pathogens.Keywords: Bacillus velezensis. Lipopeptides. Colletotrichum truncatum. Biological control. Surfactin. Fengycin. Iturin.
The genus Bacillus stands out as one of the most employed in the biocontrol of plant diseases. These microorganisms are found in various environments, recognized for their ability to produce lipopeptides. These molecules are characterized as low molecular weight biosurfactants and exhibits antimicrobial, antifungal, antiviral, wound- healing, and antitumor activities. Lipopeptides are divided into three main families: surfactin, iturin, and fengycin, with the latter two showing high antifungal activity. This study aimed to define suitable cultivation conditions for the production of antifungal lipopeptides by three isolates of Bacillus velezensis (LBBMA TR59ll, LBBMA TR47ll, and LBBMA AP01) to promote the control of phytopathogenic fungi. Optimization of lipopeptide production from the isolates was carried out in three different culture media (Soybean Meal Medium added with crystalline sugar, Medium 523, and Mineral Medium). Subsequently, different combinations of pH and temperature were investigated. The model phytopathogenic fungus adopted in the study was Colletotrichum truncatum isolate UCBC258. Optimization studies were conducted using the Central Composite Rotatable Design (CCRD) method. Medium 523 provided the highest lipopeptide productions for B. velezensis LBBMA TR59ll and LBBMA TR47ll; for B. velezensis LBBMA AP01, the highest lipopeptide productions was obtained in Mineral Medium. Considering the cost of ingredients for media production, Soybean Meal Medium proved to be more suitable for the production of lipopeptide with fungicidal activity for all isolates of B. velezensis. By managing the soybean meal concentration, sugar concentration, pH and temperature, an increase in antifungal lipopeptide production (measured by the ratio between the production of lyophilized crude lipopeptide extract - EBEL - and the minimum inhibitory concentration of crude extracts obtained each condition) of up to 59 times for B. velezensis LBBMA TR59ll, 17 times for B. velezensis LBBMA TR47ll, and 16 times for B. velezensis LBBMA AP01 was obtained. The reported efficiency gains, combined with the low cost of ingredients used in media preparation, have the potential to significantly reduce the production costs of Bacillus spp. based bioinputs for control of agricultural pathogens.Keywords: Bacillus velezensis. Lipopeptides. Colletotrichum truncatum. Biological control. Surfactin. Fengycin. Iturin.
Descrição
Palavras-chave
Bacillus velezensis, Plantas - Doenças e pragas - Controle biológico, Fungos fitopatogênicos - Controle biológico
Citação
FÉLIX, Jéssica da Silva. Otimização da produção de lipopeptídeos por Bacillus velezensis visando ao controle de fungos fitopatogênicos. 2023. 56 f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2023.