Pesquisa cria técnica para estabilizar bactérias benéficas em aplicações com agroquímicos

Pesquisadores demonstraram uma técnica para encapsular bactérias com sucesso que podem então ser armazenadas e aplicadas em plantas para melhorar o crescimento das plantas e proteger contra pragas e patógenos. A técnica abre a porta para a criação de uma ampla gama de aplicações de cultivo que permitem que os agricultores façam uso dessas bactérias benéficas em conjunto com agroquímicos.

″Muitas das bactérias benéficas que conhecemos são bastante frágeis, o que dificulta sua incorporação em produtos práticos e estáveis ​​em prateleiras que podem ser aplicados em raízes ou folhas de plantas″, diz John Cheadle, coautor principal de um artigo sobre o trabalho e aluno de doutorado na North Carolina State University. ″A técnica que demonstramos aqui essencialmente estabiliza essas bactérias, possibilitando o desenvolvimento de probióticos personalizados para plantas.″

Em questão estão as bactérias promotoras do crescimento de plantas (PGPBs), que são micróbios que beneficiam a saúde e o crescimento das plantas, ajudando-as a extrair nutrientes do ambiente e protegendo-as de pragas ou patógenos.

″Um desafio antigo para fazer uso dessas bactérias é que se você tentasse criar uma única aplicação que as combinasse com agroquímicos, como defensivos ou fertilizantes, as bactérias morreriam″, diz Saad Khan, coautor correspondente do artigo e professor INVISTA de Engenharia Química e Biomolecular na NC State. ″Queríamos desenvolver uma solução que permitisse que as bactérias fossem usadas em conjunto com produtos químicos já amplamente utilizados pelos produtores.″

″Da mesma forma, um microbioma vegetal saudável permite que as plantas façam melhor uso dos nutrientes disponíveis no solo e sejam mais resistentes a patógenos″, diz Tahira Pirzada, coautora correspondente e pesquisadora da NC State. ″Isso pode permitir que os produtores usem menos fertilizantes e defensivos sem prejudicar a produção das colheitas.″

A nova técnica gira em torno de uma emulsão feita sob medida, com apenas um punhado de ingredientes. Uma parte da emulsão consiste em uma solução salina que contém PGPBs. Para a demonstração de prova de conceito, os pesquisadores usaram as bactérias Pseudomonas simiae e Azospirillum brasilense . P. simiae atua como um biodefensivo promovendo resistência a patógenos. A. brasilense atua como um biofertilizante fixando nitrogênio.

A segunda parte da emulsão consiste em um óleo biodegradável e um polímero biodegradável derivado da celulose. O polímero pode ser carregado com ingredientes ativos agroquímicos, o que significa que a emulsão pode incorporar esses ingredientes sem depender de solventes orgânicos prejudiciais ao meio ambiente, que são tipicamente usados ​​em formulações de defensivos.

Quando as duas partes da emulsão são misturadas, o óleo é quebrado em gotículas que são distribuídas por toda a solução salina. O polímero de celulose gruda na superfície dessas gotículas, impedindo que elas se fundam novamente.

Essencialmente, a emulsão é um molho para salada com as gotículas de óleo mantidas em suspensão por toda a solução salina. Em termos práticos, isso permitiria que os PBPGs fossem aplicados simultaneamente com agroquímicos usando a mesma emulsão.

Para verificar o desempenho da emulsão, os pesquisadores fizeram dois testes.

Primeiro, os pesquisadores compararam a sobrevivência de PBPGs na emulsão com a sobrevivência de PBPGs na solução salina sozinha. Amostras de cada uma foram armazenadas em temperatura ambiente. Após quatro semanas, a população de P. simiae na emulsão era 200% maior do que a população em solução salina; a população de A. brasilense na emulsão era 500% maior.

Em segundo lugar, os pesquisadores queriam ver o quão bem os defensivos funcionariam quando incorporados à emulsão. Para isso, os pesquisadores incorporaram o defensivo fluopiram à emulsão. Eles também adicionaram fluopiram à solução salina por si só. Os pesquisadores então introduziram nematoides C. elegans – que servem como um proxy para pragas – na emulsão e na solução salina.

″Não surpreendentemente, o defensivo em solução salina matou a praga muito rapidamente – todas as pragas foram mortas em uma hora″, diz Mariam Sohail, coautora principal do artigo e recém-graduada em Ph.D. pela NC State. ″A emulsão funcionou mais gradualmente, matando 95% das pragas em 72 horas. Isso é valioso de saber, pois sugere que nossa técnica pode ser usada estrategicamente para fornecer proteção sustentada contra pragas ou patógenos específicos.

″No final das contas, descobrimos que nossa técnica nos permite incorporar vários ingredientes ativos em um único sistema de administração e permite que os PGPBs sobrevivam e prosperem″, diz Sohail.

″Também demonstramos que a emulsão melhorou a sobrevivência e o sucesso reprodutivo dessas bactérias quando aplicada ao solo, em comparação à aplicação das bactérias ao solo sem a emulsão″, diz Cheadle.

″Os próximos passos envolverão testes em estufa e, mais tarde, microparcelas″, diz Khan. ″Provavelmente desejaremos avaliar diferentes PGPBs e outros ingredientes ativos para ver como eles funcionam com diferentes espécies de plantas alvo.″

O artigo, ″ Pickering Emulsion for Enhanced Viability of Plant Growth Promoting Bacteria and Combined Delivery of Agrochemicals and Biologics, ″ é publicado em acesso aberto no periódico Advanced Functional Materials . Um terceiro coautor correspondente no artigo é Nathan Crook, professor assistente de engenharia química e biomolecular na NC State. O artigo foi coautorado por Rishum Khan, ex-aluno de mestrado na NC State; Hrishikesh Mane e Katie Ernst, alunos de doutorado na NC State; Khandoker Samaher Salem, pesquisador de pós-doutorado na NC State; Adriana San Miguel, professora associada de engenharia química e biomolecular na NC State; e Charles Opperman, professor de entomologia e patologia vegetal na NC State.

Fonte: Agropages, publicado em 19/03/2025

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