BR102020023593A2 - Biossurfactante promotor de enraizamento e crescimento de salicornia ramosissima - Google Patents

Abstract

O presente pedido de patente se refere ao biossurfactante isolado de Mucor circinelloides UCP 0001 sintetizado em meio de cultura alternativo de baixo custo para aplicação como indutor do enraizamento e crescimento em estacas de Salicornia ramosissima. A Salicornia ramosissima é uma planta halófita suculenta da família Chenopodiaceae, que cresce naturalmente ao longo das salinas costeiras do oceano. Devido aos potenciais benefícios nutricionais e propriedades funcionais, a salicórnia é de grande interesse nos mercados de alimentos em substituição ao sal por "sal verde", e produtos farmacêuticos devido as atividades antioxidante e anticancerígenas, e como uma fonte promissora de antioxidantes naturais e de nutracêuticos. Portanto, esta invenção de promoção do crescimento vegetal, mantendo as exigências de elevados níveis de produtividade na produção de propágulos, através da inoculação do biossurfactante por imersão. Nesse sentido, a referida invenção pela primeira vez, possibilita a promoção do crescimento vegetal e enraizamento em estacas de S. ramosissima.

Description

BIOSSURFACTANTE PROMOTOR DE ENRAIZAMENTO E CRESCIMENTO DE SALICORNIA RAMOSISSIMA Campo da Invenção

[001] O presente pedido de patente de invenção trata de um surfactante natural sustentável, caracterizado como glicolipídeo e sintetizado pelo fungo filamentoso Mucor circinelloides, com efeito indutor de enraizamento de propágulos de Salicornia ramosissima. Este bioproduto consiste em acelerar o processo de propagação vegetativa por estaquia em espécies vegetais com dificuldade de enraizamento. Este método apresenta a vantagem de perpetuar os melhores clones em tempo reduzido, contribuindo para a o desenvolvimento de espécies economicamente importantes com dificuldade de enraizar.

Antecedentes da Invenção

[002] Surfactantes inclui uma grande variedade de compostos, tanto sintéticos como biológicos apresentam propriedades tensoativas semelhantes, porém baixa toxicidade para os biossurfactantes (SATPUTE; PLAZA; BANPURKAR, 2017). Os biossurfactantes podem ser produzidos por micro-organismos, como bactérias, leveduras e fungos filamentosos (Rulli, M. M. et al; Colloids Surf., B, v. 174, p. 459-466, 2019).

[003] Biossurfactantes são metabólitos secundários de origem microbiana de baixo peso molecular, apresentando uma cabeça hidrofílica, constituída de açúcares, aminoácidos, ácido graxo e grupos funcionais, como ácidos carboxílicos (Uzoigwe, C. et al; Front Microbiol., v. 6, p. 245, 2015). Estas moléculas são anfifílicas os quais contém uma parte do seu arranjo uma cauda hidrofóbica ligada à cabeça hidrofílica, que lhes permitem existir em a interface entre meios polares e não-polares (Saha, P.; Rao, K. V. B, Nat. Env. & Poll. Tech., v. 16, p. 181, 2017). Os biossurfactantes são conhecidos pela sua excelente atividade de superfície que consiste na redução da tensão superficial e interfacial entre diferentes fases (ar-líquido, líquido-líquido e sólido-líquido); possuindo baixa concentração micelar crítica (CMC) e emulsões estáveis (Uzoigwe, C. et al; Front Microbiol., v. 6, p. 245, 2015).

[004] A escolha por biossurfactantes ecológicos ao invés dos surfactantes químicos é devido a relevantes propriedades como biodegradabilidade, baixa toxicidade, compatibilidade ambiental, maior especificidade, mais eficazes em condições ambientais extremas e pela produção a partir de fontes renováveis (Rabello, S. et al; Biosynthetic Technology and Environmental Challenges, p. 167-183, 2018).

[005] Estas biomoléculas atuam em vários setores industriais, como na indústria têxtil, alimentícia e farmacêutica, e principalmente, na biorremediação, na recuperação melhorada do petróleo e em uma grande variedade de aplicações, como na área da agricultura como bioinoculantes, biodefensivos e indutores de crescimento vegetal (Sharma, R.; Oberoi, H. S.; Recent advances in Applied Microbiology, p. 55-88, 2017). No campo da agricultura, de uma maneira geral, os biossurfactantes/bioemulsificantes são utilizados para hidrofilização de solos pesados para obter uma boa solubilidade, dessa forma, resultando numa distribuição uniforme do fertilizante no solo (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019). Atuam na melhoria da biodegradação de defensivos e poluentes melhorando a qualidade do solo agrícola, atua na promoção indireta do crescimento das plantas devido ao fato dessas moléculas possuírem atividade antimicrobiana, e no aumento da interação micro-organismo-vegetal beneficio para a planta (Sachdev, D. P.; Cameotra, S. S.; Appl Microbiol Biotechnol, v. 97, p. 1005-1016, 2013).

[006] Em muitos países em desenvolvimento, o termo "biofertilizante" é muito utilizado, no entanto, em outros países, o termo "bioinoculante" é denominado para agentes biológicos que promovem o crescimento das plantas. Em ambos os casos, esses bioprodutos são baseados em micro-organismos ou nos metabólitos produzidos e aplicados (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019). Estes agentes biológicos melhoram a biodisponibilidade de minerais essenciais, desse modo, aumentam a fertilidade do solo e subsequente absorção de nutrientes pelas plantas (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019).

[007] O mercado de biofertilizantes/bioinoculantes mais desenvolvido mundialmente situa-se na Europa e cresceu cerca de US $ 2,5664 bilhões em 2012 para US $ 4,5822 bilhões em 2017 (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019). O volume de produção dos bioinoculantes ainda é baixa em comparação com agroquímicos convencionais, além disso, sua contribuição é inferior a 5% do total de itens disponíveis para aplicação como agroquímicos (Arora, N. K.; Applied facets, 2015). Uma substância transportadora apropriada, de natureza inativa, auxilia os componentes ativos (células viáveis). Garante também que as células sejam entregues com segurança na vizinhança da planta ou dentro do corpo da planta e que trabalhem eficientemente para promover crescimento ou destruição de pragas específicas (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019).

[008] Nas bioformulações, as células bacterianas ou metabólitos microbianos devem ser capazes de tolerar diversos fatores desfavoráveis. Em situações como dessecação e ambientes com temperaturas elevadas, os bioinoculantes devem suportar elevadadas taxas de viabilidade e ter eficiência no desenvolvimento das plantas por longos períodos de tempo (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421446, 2019). A literatura comprova que a aplicação combinada de diferentes microorganismos promotores de crescimento de plantas com metabólitos isolados apresenta efeitos sinérgicos para o desenvolvimento e a produtividade da planta (Morel, M. A. et al.; MPMI, v. 28, p. 134-142, 2015; Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019).

[009] Formulações eficientes devem contêm metabólitos microbianos que não apenas aumentam a eficiência e o prazo de validade, mas também demonstram ser compatíveis ao meio ambiente (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019). Os metabólitos incluem protetores, adjuvantes, estimulantes, antimicrobianos, promotores de enraizamento e crescimento vegetal, os quais estão sendo implementados em diferentes indústrias pelo mundo. Estas bioformulações serão mais efetivas para possíveis variações climáticas e geográficas (Ijaz, M. et al; Microbiome in Plant Health and Disease, p. 421-446, 2019).

[010] Ao contrário da maioria dos animais, as plantas desenvolveram notáveis capacidades de regeneração e propagação. As plantas podem propagar sexualmente e vegetativamente/assexuadamente devido à sua capacidade de desenvolver raízes adventícias (RAs) de órgãos aéreos, o que leva ao desenvolvimento de novas plantas clonais geneticamente idênticas (Lakehal, A.; Bellini, C.; Physiol Plant, v. 165, p. 90-100, 2019). A propagação vegetativa ou clonal é explorada na horticultura e viveiros florestais para produzir muitos clones, de forma relativamente rápido.

[011] No entanto, algumas espécies (incluindo espécies economicamente importantes) são difíceis de enraizar (Lakehal, A.; Bellini, C.; Physiol Plant, v. 165, p. 90100, 2019). Por exemplo, algumas espécies de Eucalyptus e Pinus a taxa de desenvolvimento de RA sem aplicações exógenas de fitohormônios é muito baixa (Fett-Neto, A. G. et al.; Tree Physiol., v. 21, p. 457-464, 2001; Lakehal, A.; Bellini, C.; Physiol Plant, v. 165, p. 90-100, 2019). Razões para que uma grande variedade de plantas apresentarem uma capacidade de formar RAs, ainda não foi definida. Entretanto, é evidente que os processos metabólicos que regulam a iniciação de formação de RAs estão integrados aos efeitos dos fitohormônios (Pacurar, D. I. et at.; Physiol Plant, v. 151, p. 83-96, 2014; Lakehal, A.; Bellini, C.; Physiol Plant, v. 165, p. 90-100, 2019). A auxina é o fator principal, mas age com uma variedade de outros fito-hormônios, através de complexas interações, modulando os níveis e ações um do outro em todos os níveis: biossíntese, metabolismo, transporte e sinalização (Lakehal, A.; Bellini, C.; Physiol Plant, v. 165, p. 90-100, 2019).

[012] Os documentos do estado da técnica no campo patentário concebem menção a inoculantes para uma grande variedade de aplicabilidade em culturas agrícolas e especificamente para enraizamento de estacas, apresentando diferenças quanto a aplicação da tecnologia descrita na presente invenção, bem como a origem do produto.

[013] O documento BR 10 2017 015872 1 relata um método de promoção do crescimento e enraizamento de estacas de Rosa sp. sob inoculação de cepas do gênero Bacillus com formulação acrescida de l-triptofano. Diferenciando da presente invenção por utilizar micro-organismos e não um metabólito microbiano isolado.

[014] O documento JP 2003055366 (A) descreve um derivado de lactona como ingrediente ativo para indução de enraizamento da planta medicinal Bupleurum falcatum. Diferentemente, do presente método que consiste em aplicar um bioproduto de origem microbiana.

[015] O documento BR 102017013506-3 A2 menciona um meio de cultura composto por água, zinco e suplementado com uma fonte de carboidrato que pode ser glicose, sacarose ou frutose e geleificado com ágar como pré-tratamento in vitro para indução do enraizamento de propágulos de espécies florestais. Este documento difere do presente pedido de patente por apresentar um produto formulado com fontes sintéticas e onerosas para indução de enraizamento.

[016] O documento BR 102013028156-5 A2 descreve a aplicação de uma suspensão bacteriana endofítica e/ou rizosférica isolada a partir de uma planta e do solo rizosférico, para indução do enraizamento de mudas micropapagadas de bananeira. O inoculante descrito diferindo do produto bioinoculante proposto no presente pedido de patente, consistindo de uso de micro-organismos.

Descrição da Invenção

[017] A presente invenção baseia-se em um método eficaz e economicamente viável e atrativo para promoção do enraizamento e crescimento de estacas de Salicornia ramosissima, através do contato desta planta com o biossurfactante produzido por Mucor circinelloides UCP 0001, promotor da síntese de fitohormônios.

[018] O biossurfactante isolado de M. circinelloides UCP 0001 foi produzido em meio de cultura contendo fontes alternativas de carbono e nitrogênio, de baixo custo constituído de milhocina, subproduto agroindustrial do milho, proveniente do processamento do milho, e por óleo soja residual de fritura, proveniente do comercio informal (figura 1).

[019] A Figura 1 representa o biossurfactante de M. circinelloides UCP 0001 isolado e liofilizado.

[020] A coleta e o preparo do material vegetal foram realizados da seguinte forma: foram retiradas de plantas matrizes fragmentos de caule (estacas) de 10 cm de comprimento, com a parte inferior em bisel.

[021] A produção de mudas por propagação vegetativa (estacas) da S. ramosissima foi realizada em bandejas de isopor com 100 células, preenchidas com solo salino para germinação proveniente da Estação Experimental de São Bento do Una, Pernambuco, pertencente ao Instituto Agronômico de Pernambuco - IPA, com os seguintes atributos: textura arenosa, densidade do solo - 1,34 g/cm3, pH - 7,60, P - 209 mg/dm3 e Ca, Mg, Na e K - 33,60, 6,00, 12,00 e 0,70 cmolc/dm3 respectivamente.

[022] Estas estacas foram colocadas nas células de germinação logo após receberem os tratamentos propostos. Nos primeiros sete dias as estacas foram irrigadas com água potável e, logo após, irrigadas com rejeito de dessalinizador proveniente do município de Riacho das Almas, Pernambuco, com as seguintes características: Condutividade elétrica = 11,54 mS/cm a 25 °C, Ca = 403 mg/L, Mg = 393,09 mg/L, Na = 200 mg/L e K = 40 mg/L, Relação de Adsorção de Sódio (RAS) = 23,67, pH = 7,9, Classificação para irrigação = C4S4 (Água de salinidade muito alta e alta concentração de sódio), até o enraizamento.

[023] Os tratamentos foram constituídos do plantio individual das estacas de S. ramosissima em cuja parte inferior foi imersa em hormônio de enraizamento: (1) somente solo, como controle absoluto; (2) Ácido indolbutírico - AIB comercial, como controle 1; (3) biossurfactante, produzindo pelo fungo M. circinelloides UCP 0001; (4) Ácido indolbutírico - AIB natural, retirado de lentilha na proporção de (1:3 lentilha/água), como controle 2.

[024] O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com quatro tratamentos (bandejas) com 100 células, com (repetições), totalizando 400 unidades experimentais.

[025] Observou-se que o enraizamento das plantas ocorreu até 24 dias (figura 3). A avaliação dos seguintes fatores, como indício da efetividade para o presente método utilizado: tamanho da raiz principal (tabela 1), tamanho de raízes secundárias (tabela 2), massa fresca das mudas propagadas e o índice de enraizamento foi dado como resultante da razão percentual entre o número de estacas que enraizaram e o número total de estacas (figura 4).

[026] A FIGURA 2 representa o enraizamento de S. ramosissima após 24 dias de cultivo com os tratamentos propostos.

[027] A FIGURA 3 representa o índice de enraizamento de S. ramosissima nos tratamentos propostos.

[028] Tabela 1. Determinação do tamanho das raízes principais nos tratamentos propostos.

[029] Tabela 2. Determinação do tamanho das raízes secundárias nos tratamentos propostos.

Claims (3)

1. "BIOSSURFACTANTE PROMOTOR DE ENRAIZAMENTO E CRESCIMENTO DE SALICORNIA RAMOSISSIMA" caracterizado pelo biossurfactante de Mucor circinelloides UCP0001 cultivado em meio alternativo de baixo custo e método de inoculação com imersão das estacas de Salicornia ramosissima.
2. "BIOSSURFACTANTE PROMOTOR DE ENRAIZAMENTO E CRESCIMENTO DE SALICORNIA RAMOSISSIMA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do biossurfactante ser sintetizado por M. circinelloides UCP0001 em meio de baixo custo.
3. "BIOSSURFACTANTE PROMOTOR DE ENRAIZAMENTO E CRESCIMENTO DE SALICORNIA RAMOSISSIMA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo método de inoculação ser as estacas imersas no biossurfactante liofilizado.

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