À esquerda, vemos o fungo controle, não tratado, com uma estrutura celular preservada, com várias organelas no seu interior (Núcleo=N, citoplasma=C, parede celular e membrana=PC + M). À direita, vemos o interior da célula totalmente degradado, sem organelas e com o desprendimento da membrana da parede celular, culminando na morte do fungo.
Pesquisa abre caminho para desenvolvimento de fungicidas biológicos como alternativa aos agrotóxicos usados no combate da “Podridão Abacaxi”, uma das pragas mais frequentes nos canaviais
A “Podridão Abacaxi” é uma doença que afeta diversas culturas tropicais ao redor do mundo, mas no Brasil impacta de modo particular a produtividade do setor sucroalcooleiro. O fungo é capaz de impedir a germinação de mudas ou retardar seu desenvolvimento, deixando as áreas afetadas com grandes falhas. O microrganismo costuma penetrar no caule das plantas através dos cortes ou ferimentos provocados durante o plantio ou colheita mecanizada. A incidência da doença tem aumentado nos últimos anos e já está entre as cinco pragas mais frequentes da cultura de cana-de-açúcar.
À medida que o fungo se reproduz no interior da planta, as fibras do caule vão apresentando uma coloração inicial avermelhada, que vai aos poucos se tornando cada vez mais escura e coberta de esporos. O nome da doença se deve ao principal sintoma da fermentação gerada pelo fungo, o odor característico semelhante ao de essência de abacaxi.
A biotecnologia tem se mostrado uma importante aliada para enfrentar, de maneira sustentável, doenças deletérias como esta, que impactam a produtividade. Por meio do uso de biomoléculas, microrganismos e de técnicas avançadas das mais diversas áreas de engenharia, a biotecnologia atua no desenvolvimento de alternativas biocompatíveis aos fungicidas químicos, que ocasionam diversos impactos ambientais e na saúde humana.
Pesquisadores do CNPEM acabam de publicar um artigo na revista Enviromental Microbiology que revela pela primeira vez mecanismos moleculares capazes de inibir o crescimento e até causar a morte do fungo Thielaviopsis ethacetica, causador da “Podridão Abacaxi”. O estudo é promissor para o desenvolvimento de fungicidas biológicos como alternativa aos agroquímicos.
Há diversas técnicas de manejo que contribuem para a prevenção da doença. Desde a seleção criteriosa de mudas, cuidados na preparação do solo e até a observação das melhores condições de solo, temperatura e umidade. No entanto, a estratégia mais frequente costuma ser o uso de fungicidas agroquímicos, recurso que depende de insumos importados e pode causar sérios riscos para a saúde e meio ambiente.
A demanda por práticas agrícolas mais sustentáveis motivou a pesquisa biotecnológica na busca por alternativas biológicas ao uso de agroquímicos, mobilizou recursos e expertises de três laboratórios do CNPEM e contou com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
A pesquisa foi iniciada com a consulta ao banco de microrganismos do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), que tem um acervo com cerca de 7 mil bactérias coletadas em diversas regiões do Brasil. “Esses microrganismos foram isolados, tanto do solo quanto de raízes de culturas agrícolas. Setenta delas foram submetidas a ensaios in vitro para avaliar a capacidade de inibir o crescimento do fungo”, explica a pesquisadora Juliana Velasco.
As três bactérias com melhores resultados foram selecionadas para análises mais aprofundadas, em que foram identificados os compostos bioativos responsáveis pela inibição. Essas bactérias impediram em até 80% o crescimento micelar do fitopatógeno, e por sequenciamento genético verificou-se que pertencem ao gênero Pseudomonas. Quando as moléculas bioativas identificadas foram testadas em diferentes concentrações, foi observada uma inibição total do crescimento e morte do fungo.
“Os dados de transcrição gênica desse fitopatógeno mostraram que quando ele estava em contato com essas moléculas, expressava alguns genes de reparo ao DNA, um indício de que, direta ou indiretamente, os bioativos poderiam estar causando este dano”, detalha a pesquisadora.
No LNLS, análises de alta sensibilidade com uso de infravermelho realizadas na linha de luz Imbuia, do Sirius, confirmaram que a interação com as biomoléculas selecionadas foi capaz de produzir danos ao DNA do fitopatógeno. As análises foram importantes para a identificação, do ponto de vista molecular, da ação das COVs sobre o fungo fito patógeno por meio da espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR).
Essa técnica revela o espectro vibracional de moléculas e compostos, considerado uma impressão digital molecular, com alta especificidade a diferentes grupos químicos sem necessidade de marcadores moleculares. Por meio de FTIR, foram observadas alterações espectrais significativas dos modos vibracionais de grupos amida de amostras do fungo com e sem exposição aos COVs. Tais alterações puderam ser diretamente associadas à inibição do crescimento do fungo.
Este estudo minucioso foi possível devido à alta sensibilidade da técnica FTIR para detectar interações moleculares mesmo envolvendo microrganismos complexos, como fungos. Desta maneira, as técnicas de FTIR disponíveis na linha Imbuia podem ser consideradas importantes ferramentas para abordar desafios similares da agricultura.
As técnicas de pesquisa estação Imbuia foram fundamentais para revelar, com precisão, a “impressão digital” das moléculas e compostos que atuam sobre o fungo, explica o pesquisador do LNLS Francisco Maia: “Essa ferramenta é muito importante para abordar diversos desafios similares da agricultura. Devido à alta sensibilidade da técnica é possível detectar interações moleculares mesmo em microrganismos complexos como fungos”.
Em adição, no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) foram utilizados recursos de microscopia de transmissão e escaneamento que revelaram severas alterações morfológicas nos micélios, conjuntos de filamentos (hifas) do fungo responsáveis pela sustentação e absorção de nutrientes.
À esquerda, vemos o fungo controle, não tratado, com uma estrutura celular preservada, com várias organelas no seu interior (Núcleo=N, citoplasma=C, parede celular e membrana=PC + M). À direita, vemos o interior da célula totalmente degradado, sem organelas e com o desprendimento da membrana da parede celular, culminando na morte do fungo.
“Usando abordagens bastante sofisticadas, o grupo descobriu bactérias e moléculas bioativas que, nesse estágio da pesquisa, revelaram potencial para serem levadas para a indústria e usadas no setor agrícola”, resume a pesquisadora Juliana Velasco.
A supercondutividade tem potencial para revolucionar a tecnologia, seja na transmissão de energia sem perdas, em motores elétricos mais eficientes e outras aplicações. Recentemente essas investigações ganharam um novo aliado: o Sirius
Pesquisadores do CNPEM/MCTI e colaboradores investigaram o confinamento de ondas longas de infravermelho em fitas nanométricas de óxido de estanho.