Bactérias do EM (microrganismos eficientes) com potencial biotecnológico isoladas em cultivos de milho e fragmento florestal

Abstract

O milho é o segundo grão mais produzido no Brasil e tem grande importância na alimentação humana e animal, sobretudo em regiões de baixa renda, além disso, é utilizado na produção de bebidas, polímeros e combustíveis. Na sua maioria, os pequenos produtores de milho possuem pouco acesso a insumos, infraestrutura e logística adequados, o que leva a baixa produtividade das lavouras. Desta forma, práticas de manejo de baixo custo devem ser implementadas com a finalidade de atender a esta importante parcela da população brasileira. É reconhecido que os microrganismos têm papel fundamental na construção de sistemas agroalimentares produtivos e saudáveis, a exemplo dos Microrganismos eficientes (EM), que se tornaram uma tecnologia social utilizada por diversas famílias camponesas da Zona da Mata mineira. Estes microrganismos podem melhorar a qualidade do solo, crescimento e produção de culturas, além de controlar doenças do solo, melhorar a absorção de nitrogênio, fósforo e potássio, aumentar a mineralização da matéria orgânica, entre outros benefícios. Entretanto, existem poucos trabalhos evidenciando a diversidade microbiana do EM e seu papel na promoção de crescimento de plantas. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização bioquímica e a identificação de isolados bacterianos do EM provenientes de um fragmento florestal e de sistemas de cultivo de milho, visando a obtenção de microrganismos com potencial aplicação biotecnológica. A obtenção dos microrganismos do EM foi realizada a partir de um fragmento florestal (M), uma área de cultivo convencional de milho (C) e uma área de cultivo orgânico de milho (O) na Unidade de Ensino, Pesquisa e Extensão Coimbra da Universidade Federal de Viçosa, selecionados em arroz cozido, seguido por fermentação em melaço de cana-de-açúcar; além do EM ® comercial (P) reativado conforme instruções do fabricante. As etapas de isolamento e caracterização possibilitaram a obtenção de 15 isolados de cada tratamento, totalizando 60 bactérias, que foram selecionadas em meio sólido Nfb e conservadas em NBY com glicerol a - 80 ºC. O DNA dos isolados foi extraído, amplificado na região 16S do rDNA, sequenciado e realizado a filogenia de cada gênero previamente identificado. Para a caracterização bioquímica foram realizados testes de fixação biológica de nitrogênio, solubilização de fosfato inorgânico e produção de ácido indol-acético (AIA). Três isolados não apresentaram crescimento após a conservação e, portanto, dos 57 isolados testados, 43 apresentaram capacidade de fixação biológica de nitrogênio, sendo 11 do tratamento fragmento florestal, 10 do tratamento cultivo de milho convencional, 13 do tratamento cultivo de milho orgânico e 9 do tratamento produto comercial. Dos 57 isolados, 25 apresentaram capacidade de solubilização de fosfato, sendo sete do tratamento fragmento florestal, seis do tratamento cultivo de milho convencional, dois do tratamento cultivo de milho orgânico e 10 do tratamento produto comercial. Dos isolados testados, quatro apresentaram capacidade de produção de AIA. Com o sequenciamento foi possível a identificação de 39 isolados, sendo as espécies Vibrio sonorensis e Acetobacter farinalis e os gêneros Burkholderia, Bacillus, Priestia, Acinetobacter, Acetobacter. Assim, evidenciamos que o EM é fonte acessível de bactérias promotoras de crescimento vegetal e que as bactérias isoladas de diferentes formulações de EM têm amplo potencial biotecnológico, o que permite novas formulações artesanais e comerciais. Palavras-chave: Bactérias promotoras de crescimento vegetal. Biotecnologia. FBN. Solubilização de fosfato. AIA.

Corn is the second most produced grain in Brazil and is of great importance in human and animal nutrition, especially in low-income regions, in addition, it is used in the production of beverages, polymers and fuels. Most small corn producers do not have access to adequate inputs, infrastructure and logistics, which leads to low crop productivity. Thus, low-cost management practices must be implemented in order to serve this important portion of the Brazilian population. It is recognized that microorganisms play a fundamental role in the construction of productive and healthy agri-food systems, such as Efficient Microorganisms (EM), which have become a social technology used by several peasant families in the Zona da Mata of Minas Gerais. These Microorganisms can improve soil quality, growth and crop production, in addition to controlling soil diseases, improving the absorption of nitrogen, phosphorus and potassium, increasing the mineralization of organic matter, among other benefits. However, there are few studies showing the microbial diversity of EM and its role in promoting plant growth. Thus, the objective of this work was to carry out the biochemical characterization and identification of bacterial isolates of EM from a forest fragment and from corn cultivation systems, aiming at obtaining microorganisms with potential biotechnological application. The EM microorganisms were obtained from a forest fragment (M), an area of conventional corn cultivation (C) and an area of organic corn cultivation (O) in the Teaching, Research and Extension Unit Coimbra, from the Universidade Federal de Viçosa, selected in cooked rice, followed by fermentation in sugarcane molasses; in addition to commercial EM ® (P) reactivated according to the manufacturer's instructions. The isolation and characterization steps made it possible to obtain 15 isolates from each treatment, totaling 60 bacteria, which were selected in Nfb solid medium and preserved in NBY with glycerol at -80 ºC. The DNA of the isolates was extracted, amplified in the 16S region of the rDNA, sequencing and the phylogeny of each previously identified genus performed. For biochemical characterization, biological nitrogen fixation tests, inorganic phosphate solubilization and indole acetic acid (IAA) production were performed. Three isolates showed no growth after conservation and, therefore, of the 57 isolates tested, 43 showed biological nitrogen fixation capacity, being 11 from the forest treatment, 10 from the conventional corn crop treatment, 13 from the organic corn crop treatment and 9 from the commercial product treatment. Of the 57 isolates, 25 showed phosphate solubilization capacity, seven from the forest treatment, six from the conventional corn crop treatment, two from the organic corn crop treatment and 10 from the commercial product treatment. Of the tested isolates, four showed AIA production capacity. With the sequencing, it was possible to identify 39 isolates, being the species Vibrio sonorensis and Acetobacter farinalis and the genera Burkholderia, Bacillus, Priestia, Acinetobacter, Acetobacter. Thus, we show that EM is an accessible source of plant growth-promoting bacteria and that bacteria isolated from different EM formulations have broad biotechnological potential, which allows for new artisanal and commercial formulations. Keywords: Plant growth promoting bactéria. Biotechnology. FBN. Phosphate solubilization. AIA.