Micro-organismos para mais performance das plantas: Pseudomonas fluorescens

1. Introdução

Práticas agrícolas que promovem a saúde e qualidade do solo, combinadas com o uso de micro-organismos para melhorar o crescimento vegetal maximiza a performance das plantas. Tecnologias biológicas, como os inoculantes, atuam no crescimento vegetal, no aumento do sistema radicular e na absorção de água e nutrientes.
Como consequência, essas tecnologias contribuem para elevação da produtividade e qualidade de produto colhido. Plantas de alta performance associadas a um ambiente favorável são mais resilientes e preparadas para as mais diversas condições edafoclimáticas.
Existe uma ampla variedade de micro-organismos que atuam como promotores de crescimento das plantas, com capacidade de aumentar o crescimento vegetal em diferentes estágios de desenvolvimento por meio de mecanismos diretos ou indiretos (Bakhshandeh et al., 2020; Sousa et al., 2021) (Figura 1).

Figura 1. Mecanismos diretos e indiretos dos micro-organismos para promoção do crescimento de plantas.

Dentre os mecanismos indiretos estão relacionadas às estratégias de biocontrole, ou seja, proteção contra patógenos pela síntese de compostos com efeitos antibióticos, produção de exopolissacarídeos, sideróforos, dentre outros (Rodríguez & Fraga, 1999; Sharma et al., 2013). Já os mecanismos diretos baseiam-se na melhoria da aquisição de nutrientes, fixação biológica de nitrogênio (FBN), produção de sideróforos e na síntese de fitohormônios, que estimulam o crescimento das raízes e melhoram o metabolismo da planta, consequentemente, há um maior desenvolvimento da parte aérea (Bakhshandeh et al., 2020; Sousa et al., 2021).
Este boletim apresenta aspectos relativos ao uso da bactéria Pseudomonas fluorescens, presente no inoculante ACTIBIO X PHOS, e os mecanismos envolvidos para a promoção do crescimento de plantas.

2. Gênero Pseudomonas

O gênero Pseudomonas é composto por bactérias gram-negativas que são reconhecidas por suas propriedades benéficas nos setores agrícola, florestal e ambiental. Seus benefícios para as plantas incluem o biocontrole, a promoção de crescimento vegetal e a melhoria da qualidade do solo e sistemas produtivos.
A Pseudomonas fluorescens é comumente encontrada em ambientes naturais como solos, águas e nas superfícies de plantas, especialmente na rizosfera. Tem a capacidade de colonizar a rizosfera pela riqueza de compostos exsudatos pelas raízes. Com isso, naturalmente se associa às raízes colonizando os tecidos corticais gerando benefícios às plantas (Santoyo et al., 2016).

3. Quais os principais mecanismos diretos para promoção de crescimento vegetal?

A bactéria Pseudomonas fluorescens atuam de diversas maneiras, incluindo a produção de ácidos orgânicos (que participam da mobilização de fosfatos), fitohormônios, sideróforos (responsáveis pela complexação de Fe), enzimas (envolvidas na liberação de fosfato da matéria orgânica), entre outros mecanismos (Figura 2).

Figura 2. Principais mecanismos diretos associado a Pseudomonas fluorescens para promoção de crescimento vegetal.

3.1 Produção de ácidos orgânicos

A produção de ácidos orgânicos por micro-organismos é um importante mecanismo para mobilização de fosfatos, liberando o P-lábil retido no solo e que, em condições naturais, a planta não acessaria. Bactérias dos gêneros Pseudomonas, Enterobacter e Bacillus (Biswas et al., 2018; Buch et al., 2008), Serratia e Pantoea (Sulbaran et al., 2009), além de fungos como Penicillium brevicompactum e Aspergillus niger (Rojas et al., 2018; Whitelaw, 1999) também são capazes de produzir esses compostos.
Os ácidos orgânicos resultam de processos metabólicos microbianos naturais, principalmente da respiração oxidativa ou fermentação de fontes orgânicas, como a glicose (Zaidi et al., 2009). A produção varia de acordo com a espécie microbiana e até mesmo entre cepas específicas. Os principais tipos de ácidos orgânicos sintetizados são os ácidos lático, málico, glucônico, acético, oxálico, propanodióico e tartárico (Kishore et al., 2015). Estudos demonstram que a Pseudomonas fluorescens contribui significativamente para a produção de ácido glucônico e propanodióico que estão entre os mais eficientes na mobilização de nutrientes (Yu et al., 2019; Chen et al., 2015).
A solubilização ocorre porque os grupos hidroxilas dos ácidos orgânicos acidificam o pH da região da rizosfera por meio da troca gasosa (O2/CO2). Esse processo libera os íons fosfatos de complexos por substituição de prótons por cátions, como Fe3+ e Al3+ (Goldstein, 1994), ou por troca do fosfato (PO42-) por ânions ácidos (Rawat et al., 2020) (Figura 3).

Figura 3. Esquema sobre o processo de mobilização de fosfatos por micro-organismos.

Todo P do solo pode ser mobilizado por bactérias?
Não, nem todo P no solo pode ser mobilizado por bactérias!! Em solos brasileiros, o P frequentemente se liga fortemente às partículas de argila (adsorção do P), tornando-se indisponível às plantas, e à medida que essas ligações “envelhecem” tornam-se mais fortes e irreversíveis.
As bactérias mobilizadoras de fosfato atuam apenas nas frações lábeis de P, ou seja, nas frações que estão fracamente ligadas ao solo e podem ser liberadas para absorção pelas raízes. Além disso, o uso dessas bactérias ajuda a reduzir a conversão do P-lábil em P-não lábil, uma forma mais estável e indisponível que compõe a maior parte do P-total.
A transformação do P-lábil para P-não lábil inicia por atração eletrostática entre as cargas do íon fosfato (H2PO4-) e as cargas positivas da argila. Posteriormente, a atração eletrostática ocorre a adsorção por troca de ligantes, como o OH- e OH2+, da superfície dos óxidos pelo H2PO4- da solução. A fixação acontece quando ocorrem duas ligações coordenadas com a superfície da argila, estas ligações não permitem dessorção do P (Figura 4).

Figura 4. Esquema representativo da adsorção do P por meio de ligações mono e bidentadas (binucleadas), resultando na formação de P-não lábil no solo. Fonte: Novais et al. (2007).

3.2 Fitohormônios

Alguns micro-organismos têm a capacidade de produzir fitohormônios que favorecem o desenvolvimento vegetal, como auxinas, giberelinas, citocininas, dentre outros (Santner & Stelle, 2009). No caso da Pseudomonas fluorescens, se destaca a produção do ácido indolacético (AIA), um precursor do hormônio auxina. A produção desse fitohormônio aumenta a divisão e alongamento celular e, consequente, o crescimento das raízes (Figura 5).

Figura 5. Esquema sobre a produção de fito-hormônios envolvido na promoção do crescimento radicular de plantas.

3.3 Sideróforos

Sideróforos são substâncias orgânicas produzidas por micro-organismos e plantas e com função complexante. Esses compostos têm papel estratégico tanto no suprimento de Fe quanto na resposta ao estresse causado pelo excesso de Fe no ambiente (Rawat et al., 2020).
No caso da Pseudomonas fluorescens, a bactéria libera sideróforos como estratégia para complexar íons férricos dos complexos Fe-P (Figura 6). Esse processo de complexação do Fe3+ libera o fosfato, tornando-o disponível para as plantas.

Figura 6. Produção de sideróforos (piovertina) por bactéria Pseudomonas fluorescens e liberação de fosfato para as plantas.

Você Sabia?

Em muitos micro-organismos, proporcionalmente, a necessidade de Fe é superior a demanda de grande parte das plantas para seu desenvolvimento. Este é o caso da Pseudomonas fluorescens, na produção de Sideróforos como estratégia de acesso.

3.4 Produção de enzimas (mineralização)

O P presente na forma orgânica no solo é estruturalmente indisponível para a absorção pelas raízes das plantas. Para que seja absorvido, precisa passar pelo processo de mineralização.
Esse processo é mediado por micro-organismos capazes de produzir enzimas como as fosfatases e as fitases que quebram as moléculas de ésteres fosfato e fosfato de inositol, liberando formas absorvíveis pelas plantas (HPO42- ou H2PO4-) (Moreira & Siqueira, 2006) (Figura 7).

Figura 7. Esquema sobre a produção de enzimas por micro-organismos para mineralização de P.

4. Inoculante biológico líquido a base de Pseudomonas fluorescens: ACTIBIO X PHOS

Inoculante biológico líquido a base de Pseudomonas fluorescens (cepa ATCC 13525) eficiente na promoção do crescimento radicular e mobilização de nutrientes, em especial fósforo. O ACTBIO X PHOS é composto pelo micro-organismo mais estudado para mobilização de fosfato, com foco no uso eficiente dos nutrientes.

A adoção de tecnologias biológicas, como o inoculante ACTBIO X PHOS, oferece uma abordagem sustentável para a agricultura. Os mecanismos envolvidos otimizam a eficiência no uso de fertilizantes, o sistema de produção e proporciona maior sustentabilidade e rentabilidade aos cultivos.
Diante de condições climáticas cada vez mais adversas, é crucial implementar soluções que melhore o sistema radicular, permitindo às plantas superar desafios, como o estresse hídrico. A integração dessas tecnologias com práticas agrícolas modernas potencializa a produtividade e a qualidade das culturas, promovendo sistemas agrícolas mais resilientes e eficientes.