Controle de fitopatógenos da soja por espécies de Bacillus spp. : caracterização de lipopeptídeos produzidos por Bacillus pumilus

Orientadora: Profa. Dra. Adriana Fiorini Rosado

Banca: Adriana Fiorini Rosado (Presidente da Banca), Fábio Rogério Rosado e Raquel Stroher

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Defesa : Palotina, 19/12/2025

Inclui referências

Área de concentração: Biotecnologia

Resumo: A soja é uma das culturas de maior importância mundial, entretanto, doenças fúngicas representam um risco significativo à sua produtividade e qualidade, não apenas pelas perdas diretas de produção, mas também pelo potencial risco de contaminação por micotoxinas. O controle químico com fungicidas é eficiente, porém, apresenta desvantagens, tornando alternativas biológicas altamente desejáveis. Nessa perspectiva, bactérias do gênero Bacillus destacam-se por suas diversas aplicações biotecnológicas, especialmente devido à produção de metabólitos secundários, entre estes, os lipopeptídeos, moléculas anfipáticas com propriedades de biossurfactantes que exibem notável atividade antimicrobiana. Diante disso, este trabalho teve como objetivo verificar a atividade antifúngica, através do ensaio de cultura pareada (antagonismo) de diferentes espécies de Bacillus (B. nealsonii, B. licheniformis, B. tequilensis e B. pumilus) contra fungos fitopatogênicos (Colletotrichum truncatum, Corynespora cassiicola, Diaporthe longicolla, Diaporthe ueckeri, Fusarium incarnatum-equiseti, Fusarium graminearum e Macrophomina phaseolina), e selecionar a espécie com maior atividade, para a extração de lipopeptídeos para verificar a ação desses extratos sobre os fungos. No ensaio de dupla pareada, B. pumilus demonstrou o maior potencial de inibição do crescimento micelial dos fungos estudados. O extrato lipopeptídico obtido desta linhagem foi caracterizado por ESI(+)-HRMS/MS e RMN ¹H, e foi observada a presença de três isoformas de surfactina (C13, C14 e C15). Foi analisado também o efeito antifúngico dos extratos adicionados diretamente ao meio de cultivo dos fungos e foi observada uma significativa redução do crescimento micelial e alterações morfológicas, como mudança de coloração da colônia. Análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmaram danos ultraestruturais nas hifas, incluindo murchamento, torção, diminuição na produção de conídios e deformações das estruturas de reprodução. Portanto, este trabalho evidencia que o extrato de B. pumilus rico em surfactinas apresenta alto potencial para o controle de fungos fitopatogênicos, posicionando-se como um candidato promissor para uso em programas de manejo integrado, possivelmente em associação com fungicidas sintéticos

Abstract: Soybean is one of the most important crops worldwide; however, fungal diseases pose a significant risk to its productivity and quality, not only due to direct yield losses but also because of the potential risk of mycotoxin contamination. While chemical control with fungicides is effective, it presents drawbacks, making biological alternatives highly desirable. In this context, bacteria of the genus Bacillus stand out for their diverse biotechnological applications, especially due to the production of secondary metabolites, among which lipopeptides are amphipathic molecules with biosurfactant properties that exhibit remarkable antimicrobial activity. Therefore, this work aimed to verify the antifungal activity, through dual culture (antagonism) of different Bacillus species (B. nealsonii, B. licheniformis, B. tequilensis, and B. pumilus) against phytopathogenic fungi (Colletotrichum truncatum, Corynespora cassiicola, Diaporthe longicolla, Diaporthe ueckeri, Fusarium incarnatum-equiseti, Fusarium graminearum, and Macrophomina phaseolina) and selected the species with higher activity, to extract lipopeptides to verity the action of this extracts on fungi. In the dual culture assay, B. pumilus showed the highest potential for mycelial growth inhibition. The lipopeptide extract obtained from this strain was characterized by ESI(+) HRMS/MS and ¹H NMR, which identified the presence of three surfactin isoforms (C13, C14, and C15). The antifungal effect of the extracts added directly to the fungal culture medium was also analyzed resulting in significant mycelial growth reduction and morphological changes, such as changes in colony coloration. Scanning electron microscopy (SEM) analyses confirmed ultrastructural damage to the hyphae, including shriveling, twisting, reduced conidia production, and deformations of reproductive structures. Thus, this work demonstrates that the surfactin-rich extract from B. pumilus has high potential for controlling phytopathogenic fungi, positioning it as a promising candidate for use in integrated management programs, in combination with synthetic fungicides