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Efeito dos compostos orgânicos voláteis de P. fluorescens na promoção de crescimento vegetal

Por: Lorena Resende Oliveira

13/10/2020


Colônias de Pseudomonas fluorescens em Agar Pseudomonas submetidas a luz UV, SoluBio 2020.

Alguns microrganismos têm grande potencial na produção de metabólitos secundários, e entre eles existem os compostos orgânicos voláteis (COV), que são substâncias de baixa polaridade e que entram rapidamente na fase gasosa, apresentam vaporização a 0,01 kPa, ou seja, alta pressão de vapor e baixa solubilidade em água. Estes metabólitos podem ser de grande interesse, já que são ativos em baixas concentrações e podem ser transportados por longas distâncias rapidamente, por serem muito voláteis, tanto no estado sólido, quanto líquido e em gases (Pagans et. al., 2006).

Vários estudos realizados nas últimas décadas, indicam que as vias diretas para promoção de crescimento vegetal envolvem a liberação de fitohormônios (ex.: auxina, etileno e citocininas) e substâncias orgânicas (ácidos orgânicos) que contribuem para a estimulação do crescimento e a disponibilidade de nutrientes, respectivamente. As vias indiretas compreendem substâncias que impedem o ataque de patógenos pela produção de enzimas hidrolíticas, antibióticos, sideróforos e cianeto de hidrogênio (Goswami et al., 2016; Vejan et al., 2016). No entanto, um novo mecanismo mediado por COVs foi relatado pela primeira vez, por Ryu et al. (2003), que mostraram que os voláteis liberados por Bacillus subtilis GB03 induziu crescimento em Arabidopsis thaliana, sendo a primeira evidência de que compostos orgânicos voláteis podem modular os processos de crescimento, estresse, nutrição e saúde nas plantas.

Alguns estudos avaliaram o efeito dos COV de linhagens de Pseudomonas fluorescens no crescimento de plantas e patógenos, por exemplo, Hernández-León e colaboradores (2014) relataram que P. fluorescens UM270, produziu COVs que mostraram atividade antifúngica e promotora de crescimento de plantas. Recentemente Park e colaboradores (2015) relataram que 13-tetradecadien-1-ol, 2-butanona e 2-metil-n-1-trideceno, produzidos por Pseudomonas fluorescens SS101, aumentou o crescimento de Nicotiana tabacum.

Em um trabalho co-desenvolvido por Colognese et al. e SoluBio (2020), foi demonstrado em experimentos avaliado em casa de vegetação o efeito dos compostos orgânicos voláteis produzidos por P. fluorescens no desenvolvimento inicial de plantas de soja (15 DAP). Foi possível verificar que os compostos orgânicos voláteis produzidos por P. fluorescens proporcionaram um aumento de massa seca total (MST) de 1,37 vezes e uma altura de plantas 21,6% maior quando comparado com a testemunha. Isso indica que os COV produzidos pelo isolado de P. fluorescens é um dos mecanismos responsáveis pela regulação no crescimento e indução de resistência sistêmica nas plantas de soja.

O aumento de MST e altura de plantas apresentado pela soja submetida a COVs de P. fluorescens pode estar relacionado com a indução hormonal. De acordo com os estudos de Tahir (2017), que ao submeter plantas de tomate a COVs produzidos por Bacillus subtilis cepa SYST2, observou que a promoção de crescimento induzida por COVs pode estar relacionada a ativação de hormônios, pois as plantas de tomate mostraram expressão diferencial dos genes envolvidos na biossíntese ou metabolismo de auxina (SlIAA1, SlIAA3), giberelina (GA20ox1), citocinina (SlCKX1), expansina (Exp2, Exp9, Exp 18) e etileno (ACO1) nas raízes e folhas.

Foi relatado também que, as rizobactérias promotoras de crescimento modulam o crescimento das plantas produzindo auxina ou outros hormônios vegetais (Macdonald et al., 1986; Timmusk et al., 1999) e quebrando o etileno produzido pelas plantas (Glick et al., 1999) no entanto, os resultados de microarranjos de DNA mostraram que os COVs microbianos induziram inúmeras alterações fisiológicas relacionadas tanto aos hormônios do crescimento como também à fotossíntese (Zhang et al., 2007).

O estudo da interação dos compostos orgânicos voláteis produzidos pelos microrganismos e o seu efeito nas plantas ainda não está totalmente descrito, mas diversos estudos relatam o seu efeito no crescimento das plantas, o que já é um indicativo de que o “mundo dos voláteis” pode exercer influência no metabolismo das plantas e trazer benefícios.



Referências


COLOGNESE, L. Eficiência de Pseudomonas fluorescens na promoção de crescimento vegetal da soja. 2020. 72 f. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal) – Programa de pós-graduação em Produção Vegetal, Universidade Federal do Tocantins, Gurupi, 2020.


GLICK, B. R.; PATTEN, C. N.; HOLGUIN, G.; PENROSE, D. M. Biochemical and Genetic Mechanisms Used by Plant Growth Promotion Bacteria. Imperial College Press, p. 1–13, 1999.

DOI: https://doi.org/10.1142/p130


GOSWAMI, D.; THAKKER, J.N.; DHANDHUKIA, P.C. Portraying mechanics of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): a review. Cogent Food & Agriculture. v. 2, p. 1-19, 2016.

DOI: https://doi.org/10.1080/23311932.2015.1127500


HERNÁNDEZ-LEÓN, R.; ROJAS-SOLÍS, D.; CONTRERAS-PÉREZ, M.; OROZCO-MOSQUEDA, A. D. C.; MACÍAS-RODRÍGUEZ, L. I.; REYES-DE LA CRUZ, H.; VALENCIA-CANTERO, E.; SANTOYO, G. Characterization of the antifungal and plant growth-promoting effects of diffusible and volatile organic compounds produced by Pseudomonas fluorescens strains. Biological Control, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2014.11.011


MACDONALD, E. M. S.; POWELL, G. K.; REGIER, D. A.; GLASS, N. L.; ROBERTO, F.; KOSUGE, T. et al. Secretion of zwatin, ribosylzeatin and ribosyl-1- methylzeatin by Pseudomonas savastanoi plasmid coded cytokinin biosynthesis. Plant Physiol. v. 82, p. 742–747, 1986.

DOI: DOI: https://doi.org/10.1104/pp.82.3.742


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DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.09.017


PARK, Y. S., et al. Promoção do crescimento de plantas pela linhagem Pseudomonas fluorescens SS101 via novos compostos orgânicos voláteis. Biochem. Biofísica Res. Comumv. 461, p. 361-365, 2015.


RYU, C.; FARAG, M.; HU, C.; REDDY, M.; WEI, H.; PARÉ, P. et al. Bacterial volatiles promote growth in Arabidopsis. PNAS Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. v. 100, p. 4927–4932, 2003. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0730845100


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DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-017-1083-6


TIMMUSK, S.; NICANDER, B.; GRANHALL, U.; TILLBERG, E. Cytokinin production by Paenibacillus polymyxa. Soil Biol. Biochem. v. 31, p.1847–1852, 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00113-3


VEJAN, P.; ABDULLAH, R.; KHADIRAN, T.; ISMAIL, S.; NASRULHAQ OYCE, A. Role of plant growth promoting rhizobacteria in agricultural sustainability – a review. Molecules, v. 21, p. 1 - 17, 2016.

DOI: https://doi.org/10.3390/molecules21050573


ZHANG, H.; KIM, M.; KRISHNAMACHARI, V.; PAYTON, P.; SUN, Y.; GRIMSON, M. et al. Rhizobacterial volatile emissions regulate auxin homeostasis and cell expansion in Arabidopsis. Planta. v. 226, p. 839–851, 2007.

DOI: https://doi.org/10.1007/s00425-007-0530-2


Como citar este artigo: Lorena Resende Oliveira. Efeito dos compostos orgânicos voláteis de P. fluorescens na promoção de crescimento vegetal. SoluBio Tecnologias Agrícolas LTDA. (https://www.solubio.agr.br/post/efeito-dos-compostos-org%C3%A2nicos-vol%C3%A1teis-de-p-fluorescens-na-promo%C3%A7%C3%A3o-de-crescimento-vegetal). Publicado em 13 de outubro de 2020.


Lorena Resende Oliveira

Mestre em Produção Vegetal pela UFT e MBE em Engenharia de Produção e Serviços.

Escreve sobre os benefícios do uso de microrganismos para a agricultura.


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