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Tipo: Dissertação
Título: Análise do potencial bioherbicida de fungos selvagens cultivados em biomassa microalgal
Autor(es): Camargo, Aline Frumi
Primeiro Orientador: Treichel, Helen
Segundo coorientador: Fongaro, Gislaine
Primeiro membro da banca: Alves Júnior, Sérgio Luiz
Segundo membro da banca: Mazutti, Marcio Antonio
Resumo: Plantas daninhas causam perturbações no crescimento de culturas por apresentarem um crescimento rápido e incomum, competindo por espaço e recursos com outras espécies, prejudicando assim o ambiente, o rendimento e a qualidade de culturas de interesse agrícola. Muitas vezes o controle de plantas daninhas é realizado por meio do uso de herbicidas químicos em conjunto com outros métodos convencionais, mas que acabam gerando preocupações no âmbito de saúde humana e ambiental. Devido a estas questões, buscam-se métodos alternativos para o controle de plantas daninhas, que promovam a segurança alimentar e a manutenção de um ecossistema saudável. Neste sentido, este estudo buscou avaliar o potencial bioherbicida de fungos selvagens cultivados em biomassa de microalgas provenientes do tratamento de digestato da produção de biogás. Para isso, a biomassa microalgal foi separada após tratamento terciário de efluente de suinocultura e uma massa de 10 gramas foi utilizada como substrato para as fermentações que ocorreram de forma submersa e sólida contendo 106 esporos/mL de cada microrganismo. Os extratos provenientes de fermentações distintas (sólida e submersa) foram misturados, na proporção de 1:1 v/v, a fim de avaliar a eficiência de um extrato misto. Foram utilizados quatro isolados fúngicos: Trichoderma koningiopsis, que foi isolado da planta daninha Digitaria ciliares, Fusarium sp. e dois fungos com crescimento associado, Fusarium denticulatum e Mucor circinelloides, que foram isolados do intestino de lagartas militares (Spodoptera frugiperda). Os extratos foram avaliados quanto à atividade das enzimas amilase, celulase, peroxidase, lipase e lacase. A atividade bioherbicida foi avaliada, através da aplicação em Cucumis sativus e o dano foliar foi visualmente estimado conforme a escala recomendada pela Sociedade Brasileira da Ciência das Plantas Daninhas. Uma caracterização preliminar dos extratos também foi realizada por meio de uma extração líquido-líquido, em que os produtos da reação foram identificados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. O extrato que apresentou maior potencial fitotóxico também foi submetido a testes de liofilização e secagem visando concentrar sua atividade enzimática. A toxicidade dos extratos foi verificada com testes em meristemas apicais de Allium cepa, dos quais calculou-se o índice mitótico. Numa visão global do estudo, os microrganismos demonstraram potencial como agentes produtores de um pool enzimático pelos dois métodos fermentativos testados. Dentre os extratos produzidos por fermentação em estado sólido, os obtidos pelos fungos Fusarium denticulatum em consórcio com Mucor circinelloides e Fusarium sp. demonstraram maiores níveis de danos foliares (80-100 ± 3,00 %). Já na fermentação submersa, com os fungos Trichoderma koningiopsis e Fusarium sp., obteve-se danos foliares irreversíveis nas culturas testadas. O extrato combinado proveniente da fermentação submersa do fungo Fusarium sp. e pela fermentação sólida do consórcio de fungos Fusarium denticulatum e Mucor circinelloides, apresentou um efeito fitotóxico severo (98,00 ± 3,00 %), que demonstra a atuação sinérgica na planta alvo, provavelmente pelo pool enzimático presente neste extrato ser composto por amilase, celulase, lipase e peroxidase. O perfil de compostos presentes nos extratos se refere está basicamente em compostos orgânicos, mas ainda não se sabe ao certo suas contribuições na ação bioherbicida. Para todas as enzimas analisadas, a técnica de liofilização foi a mais eficiente no processo de concentração. Quanto à toxicidade, os resultados demonstraram efeitos positivos, com baixo potencial de contaminação. Por meio dos testes realizados, pode-se inferir que as cepas microbianas são potenciais agentes de controle biológico de plantas invasoras, que em conjunto com a biomassa de microalgas, ofereceram as condições adequadas para se obter um pool enzimático de relevância biotecnológica e com características promissoras a serem explorados como bioherbicida, abordando aspectos no âmbito da sustentabilidade ambiental.
Abstract/Resumen: Weeds cause disturbances in the crop growth by presenting a rapid and unusual growth, competing for space and resources with other species, thus harming the environment, yield and quality of crops of agricultural interest. Weed control is often carried out through the use of chemical herbicides in conjunction with other conventional methods, but which end up raising concerns in the area of human and environmental health. Due to these issues, alternative methods for weed control are sought, which promote food security and the maintenance of a healthy ecosystem. In this sense, this study sought to evaluate the bioherbicidal potential of wild fungi grown in microalgae biomass from the treatment of the digestate of biogas production. For this, the microalgal biomass was separated after tertiary treatment of swine effluent and a mass of 10 g was used as a substrate for the fermentations that occurred in a submerged and solid form containing 106 spores/mL of each microorganism. The extracts from different fermentations (solid and submerged) were mixed, in the proportion of 1:1 v/v, in order to evaluate the efficiency of a mixed extract. Four fungal isolates were used: Trichoderma koningiopsis, which was isolated from the weed Digitaria ciliares, Fusarium sp. and two fungi with associated growth, Fusarium denticulatum and Mucor circinelloides, which were isolated from the intestines of military caterpillars (Spodoptera frugiperda). The extracts were evaluated for the activity of the enzymes amylase, cellulase, peroxidase, lipase and laccase. Bioherbicidal activity was evaluated through application on Cucumis sativus and leaf damage was visually estimated according to the scale recommended by the Brazilian Society of Weed Science. A preliminary characterization of the extracts was also carried out by means of a liquid-liquid extraction, in which the reaction products were identified by gas chromatography coupled with mass spectrometry. The extract with the highest phytotoxic potential was also subjected to lyophilization and drying tests in order to concentrate its enzymatic activity. The toxicity of the extracts was verified with tests on apical meristem of Allium cepa, from which the mitotic index was calculated. In a global view of the study, the microorganisms showed potential as producers of an enzymatic pool by the two fermentative methods. Among the extracts produced by solid state fermentation, those obtained by the fungi Fusarium denticulatum in consortium with Mucor circinelloides and Fusarium sp. demonstrated higher levels of leaf damage (80-100 ± 3.00%). In submerged fermentation, with the fungi Trichoderma koningiopsis and Fusarium sp., irreversible leaf damage was obtained in the tested cultures. The combined extract from the submerged fermentation of the fungus Fusarium sp. and by the solid fermentation of the Fusarium denticulatum and Mucor circinelloides fungi consortium, it presented a severe phytotoxic effect (98.00 ± 3.00%), which demonstrates the synergistic action on the target plant, probably because the enzyme pool present in this extract is composed of amylase, cellulase, lipase and peroxidase. The profile of compounds present in the extracts is basically organic compounds, but their contributions to the bioherbicidal action are not yet known. For all analyzed enzymes, the lyophilization technique was the most efficient in the concentration process. As for toxicity, the results showed positive effects, with low potential for contamination. Through the tests carried out, it can be inferred that the microbial strains are potential agents of biological control of invasive plants, which together with the biomass of microalgae, offered the appropriate conditions to obtain an enzymatic pool of biotechnological relevance and with promising characteristics to be explored as a bioherbicide, addressing aspects of environmental sustainability.
Palavras-chave: Controle biológico
Processos biotecnológicos
Enzimas
Segurança alimentar
Cepas microbianas
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Erechim
Nome do Programa de Pós Graduação : Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/5227
Data do documento: 2021
Nível: Mestrado
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental

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