Lipopeptídeos de Bacillus velezensis como biofungicidas: identificação, biossíntese, atividade antifúngica e controle de doenças foliares
Authors:   , Silva Junior Amarildo Lima da 
Published: January 2024

Bactérias do gênero Bacillus, em particular aquelas do grupo Bacillus subtilis, são amplamente empregadas no biocontrole de doenças da parte aérea das plantas. A eficácia de controle é atribuída à atividade antimicrobiana dos lipopeptídeos (LPs), metabólitos secundários majoritários produzidos por estas bactérias. Os LPs são moléculas bioativas de natureza anfifílica e se dividem em três principais famílias: iturinas, fengicinas e surfactinas. Estirpes eficientes no biocontrole comumente coproduzem as três famílias de LPs em um perfil metabólico diversificado. Esses compostos são produzidos de forma natural durante o cultivo bacteriano e compõem a formulação de biofungicidas à base de Bacillus spp. Os objetivos deste estudo foram aumentar a produção de LPs, realizar a caracterização química e biossintética destes, e avaliar a eficácia de produtos enriquecidos com LPs de duas estirpes de Bacillus velezensis, B157 e UCBB48, na inibição de fungos fitopatogênicos e no controle de doenças foliares. Em um primeiro estudo, o extrato orgânico enriquecido com LPs da estirpe B157 foi utilizado de forma eficaz no controle da pinta preta do tomateiro, em condições controladas. Vinte e sete lipopeptídeos, das famílias biossintéticas das surfactinas, iturinas e fengicinas, foram detectados no perfil químico de B157, sendo a atividade antifúngica associada à presença das duas últimas famílias de LPs. Em um segundo estudo, a estirpe UCBB48, possuidora de um perfil de metabólitos similar ao de B157, foi usada em experimentos de otimização de cultivo para o aumento do rendimento de concentrado de LPs. O meio líquido selecionado, à base de farelo de soja, proporcionou rendimentos médios de 1 g/L de concentrado. Tentativas de aumento da escala de produção em fermentador de 10 L resultaram em rendimentos inferiores a 1 g/L. A atividade antifúngica do produto concentrado em LPs de UCBB48 foi comprovada em ensaios in vitro contra três patógenos foliares da soja, Colletotrichum truncatum, Corynespora cassiicola e Phakopsora pachyrhizi. Por fim, os genomas das estirpes B157 e UCBB48 foram sequenciados e comparados com genomas de outras estirpes brasileiras e de outras regiões geográficas. Oito clusters de genes associados à biossíntese de metabólitos secundários foram anotados no genoma das duas estirpes, mas somente a produção LPs foi validada por análises químicas. A análise filogenômica apontou para uma ampla distribuição geográfica de B. velezensis, embora linhagens formadas apenas por estirpes do Brasil tenham sido identificadas. A análise filogenética do gene biossintético ituB mostrou que a maioria das estirpes, incluindo B157, UCBB48 e outras já descritas como agentes de controle biológico, possuem o genótipo de produção de iturina A em seu metabolismo secundário. Os resultados obtidos nesta tese servem como prova de conceito para a utilização de concentrados de LPs no controle de doenças foliares e podem representar uma nova abordagem para o controle biológico de doenças de plantas. Palavras-chave: Bioatividade. Doenças foliares. Iturinas, Fengicinas. Metabólitos secundários