Bactérias endofíticas de PANCs: Prospecção e caracterização para o biocontrole de fungos e insetos-praga

Abstract

A intensificação da agricultura tem proporcionado expressivos ganhos produtivos, mas também intensificado os impactos ambientais associados ao uso excessivo de fertilizantes e pesticidas. Nesse cenário, torna-se urgente a adoção de estratégias mais sustentáveis, entre as quais se destaca o uso de microrganismos endofíticos como bioinoculantes naturais. Esses microrganismos colonizam os tecidos vegetais de forma benéfica e não patogênica, promovendo o crescimento das plantas, induzindo resistência a estresses bióticos e abióticos e atuando no controle de pragas e doenças. As Plantas Alimentícias Não Convencionais (PANCs) despontam como modelos promissores para a bioprospecção de comunidades microbianas endofíticas em virtude de sua rusticidade, diversidade genética e histórico evolutivo de interações simbióticas. Neste trabalho, são abordadas cinco espécies representativas (Stachys byzantina, Lactuca indica L., Pereskia aculeata, Tropaeolum majus e Rumex acetosa L.), com destaque para suas características morfológicas, valor nutricional, propriedades adaptativas e papel como hospedeiras de comunidades microbianas complexas. Também são discutidos os principais mecanismos de ação das bactérias endofíticas, incluindo a produção de compostos antifúngicos e voláteis de ação bioativa, além de efeitos inseticidas e promotores de crescimento. Adicionalmente, são analisadas as contribuições de microrganismos não cultiváveis para a funcionalidade dessas comunidades e as limitações impostas pelas técnicas tradicionais de cultivo. Por fim, apresentam-se ferramentas moleculares modernas, como o sequenciamento do gene 16S rRNA, metagenômica, transcriptômica e metabolômica, que possibilitam elucidar a diversidade taxonômica e funcional desses microrganismos, fornecendo subsídios para o desenvolvimento de bioinsumos agrícolas inovadores e ambientalmente responsáveis.

The intensification of agriculture has led to significant productivity gains but has also increased environmental impacts due to the excessive use of fertilizers and pesticides. In this context, the adoption of sustainable strategies becomes imperative, with special emphasis on the use of endophytic microorganisms as natural bioinoculants. These microorganisms colonize plant tissues in a beneficial and non-pathogenic manner, promoting plant growth, enhancing resistance to biotic and abiotic stresses, and contributing to the control of pests and diseases. Unconventional Food Plants (UFPs) emerge as promising models for the bioprospecting of endophytic microbial communities owing to their hardiness, genetic diversity, and long evolutionary history of symbiotic interactions. This chapter addresses five representative species (Stachys byzantina, Lactuca indica L., Pereskia aculeata, Tropaeolum majus, and Rumex acetosa L.), highlighting their morphological traits, nutritional value, adaptive properties, and role as hosts of complex microbial communities. The main mechanisms of action of endophytic bacteria are also discussed, including the production of antifungal compounds and bioactive volatiles, as well as insecticidal and plant growth–promoting effects. Additionally, the role of unculturable microorganisms in the functionality of these communities and the limitations imposed by traditional cultivation techniques are analyzed. Finally, modern molecular tools such as 16S rRNA gene sequencing, metagenomics, transcriptomics, and metabolomics are presented as approaches that allow the unveiling of the taxonomic and functional diversity of these microorganisms, providing valuable insights for the development of innovative and environmentally responsible agricultural bioinputs.