Desenvolvimento de um inoculante de bactérias diazotróficas a base de resíduos agroindustriais para a promoção de crescimento da cana-de-açúcar
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Data
2022-12-06
Orientador
Oliva Neto, Pedro de 
Bertão, Mônica Rosa
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Engenharia Biotecnológica - FCLAS
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
A indústria de fertilizantes de nitrogênio requer muita energia via dependência
de combustíveis fósseis, com riscos de contaminação de solos e águas com nitratos
levando à riscos ambientais severos, além de encarecimento dos alimentos.
Alternativamente, o nitrogênio atmosférico pode ser assimilado por bactérias
diazotróficas e para diminuir a utilização de fertilizantes nitrogenados é necessário
entender melhor a capacidade dessas bactérias se associarem à cana desde o início
do cultivo da mesma. Assim, este estudo objetivou desenvolver um bioprocesso de
produção de bactérias fixadoras de nitrogênio, utilizando meios de baixo custo, que
possa favorecer o crescimento de plântulas de cana-de-açúcar micropropagadas in
vitro. As bactérias Gluconacetobacter diazotrophicus, Herbaspirillum
rubrisubalbicans, Burkholderia tropica, Pseudomonas stutzeri, Herbaspirillum
seropedicae, Azospirillum brasilense e um isolado desconhecido foram avaliadas
quanto ao crescimento em meios formulados alternativos. Para tanto foi realizada a
análise da turbidez do cultivo em diferentes concentrações de água de maceração
de milho (AMM) e sais, além de diferentes pHs (6 a 7,6) e temperaturas (25 a 35ºC).
Posteriormente, também foi avaliada a inserção de um extrato de levedura residual
fornecido pela Yes (ELY) na composição desse meio. A avaliação da fixação de N2
foi feita no cultivo de maior crescimento bacteriano, através do método de Kjeldahl. A
micropropagação de meristema apical de cana-de-açúcar in vitro foi realizada para
obtenção de plântulas. Estas foram então cultivadas em meio MS (controle) ou
MS/10 (com 1/10 dos constituintes do meio original), com diferentes combinações de
bactérias diazotróficas. Avaliação do crescimento das plântulas foi feita através da
diferença de massa vegetal do início e final do cultivo (14 dias). Foi possível obter
um meio econômico com resíduo agroindustrial para cultivo das bactérias com
apenas 2,5 % AMM e 0,2 % KH2PO4. As melhores condições para as seis bactérias
nesse meio de cultura foram pH 6,0 e 30°C. A sétima bactéria (isolada da região),
ainda não identificada, foi capaz de crescer em meio com 1,25% AMM e 0,75% ELY.
As seis bactérias apresentaram crescimento de 5,32 x 108 cel/mL (H.
rubrisubalbicans) até 1,24 x 109 cel/mL (P. stutzeri). Dos 63 tratamentos de
inoculante no meio MS/10 para cultivo da cana-de-açúcar, o tratamento com o H.
rubrisubalbicans (T59) propiciou ganho de massa vegetal igual ao controle. Além
disso, outros 34 tratamentos apresentaram não significância estatística pelo teste de
Dunnett (α = 0,05). No entanto, em todos os tratamentos foi possível observar a
formação de uma película no entorno da raiz, evidenciando a fixação biológica de
nitrogênio e uma potencial associação com o tecido vegetal. Ainda, a análise da
concentração de nitrogênio presente tanto no meio de cultura quanto nas plântulas
evidenciou um ganho substancial em relação ao controle, principalmente no meio.
Resumo (inglês)
The nitrogen fertilizers industry requires a lot of energy through fossil fuels
dependence, with risks of soil and water contamination with nitrates leading to severe
environmental risks besides the food price increase. Alternatively, the atmospheric
nitrogen can be assimilated by diazotrophic bacteria and to reduce the nitrogen
fertilizer it is necessary to better understand the ability of these bacteria to associate
with sugarcane since the beginning of the cultivation. Thereby this study aimed to
develop a bioprocess to produce nitrogen-fixing bacteria, using low-cost culture
medium which may promote the micropropagated sugarcane growth in vitro. The
bacteria Gluconacetobacter diazotrophicus, Herbaspirillum rubrisubalbicans,
Burkholderia tropica, Pseudomonas stutzeri, Herbaspirillum seropedicae,
Azospirillum brasilense and an unknown isolate were evaluated for growth in
alternative formulated culture medium. For that, turbidity analysis of the culture was
carried out in different corn steep water (CSW) and salts concentrations and also
different pH (6 to 7.6) and temperatures (25 to 35°C). Later, a residual yeast extract
provided from Yes (YEY) was evaluated in the composition of the culture medium.
The assessment of N2 fixation was performed in the highest bacterial growth culture
through Kjeldahl’s method. The sugarcane apical meristem micropropagation was
accomplished to obtain plantlets for the cultivation in MS medium (control) or MS/10
(containing one tenth of the original medium) inoculated with different combinations of
diazotrophic bacteria. The plantlet growth evaluation was carried out using the
difference between the weight of the start and end of cultivation (14 days). It was
possible to obtain an economic medium with agro-industrial residue for the culture of
the bacteria with only 2.5% CSW and 0.2% KH2PO4 and the best conditions for the
six bacteria in this culture medium was pH 6.0 and 30°C. The seventh bacterium
(unknown isolate from the region) was able to grow with 1.25% CSW and 0.75%
YEY. The six bacteria showed growth from 5.32 x 108 cells/mL (H. rubrisubalbicans)
to 1.24 x 109 cells/mL (P. stutzeri). Of the 63 inoculant treatments in the MS/10
medium for the sugarcane cultivation, the H. rubrisubalbicans treatment (T59)
provided a gain in plant mass equal to the control. In addition, another 34 treatments
were not statistically significant by the Dunnett’s test (α = 0,05). Nevertheless, it was
possible to observe a pellicle formation in the rhizosphere of all treatments,
demonstrating the biological nitrogen fixation and a potential association of the
bacteria with the plant tissue. Furthermore, the nitrogen content analysis both in the
culture medium and the plantlet proved a substantial gain when comparing to the
control, mainly in the culture medium.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português