Biossurfactantes e nanopartículas de prata e cobre: síntese e efeito sobre fungos fitopatogênicos

Abstract

Neste trabalho foi avaliada a hipótese de que biossurfactantes e nanopartículas de prata (AgNps) e cobre (CuNps), estabilizadas com biossurfactantes, são eficazes na inibição de fungos fitopatogênicos in vitro e in vivo. Para tal, foram utilizados um ramnolipídeo, um extrato livre de células de um novo isolado de Bacillus subtilis LBBMA AP01, AgNps e CuNps produzidas utilizando-se sobrenadante de B. subtilis MV 126P ou glicose como redutores (ou catalisadores da reação). A estabilidade das nanopartículas foi também avaliada em resposta à adição de ramnolipídeo como agente estabilizante. Em placas de cromatografia onde se aplicou o extrato metanólico do isolado B. subtilis LBBMA AP01, foram encontradas manchas com valores de fator de retenção (Rf) semelhantes aos valores de padrões comerciais dos lipopeptídeos surfactina, iturina e fengicina. Foram obtidas nanopartículas de prata e cobre esféricas com tamanhos variáveis quando se utilizou glicose como agente redutor. O extrato de B. subtilis MV 126P não foi eficiente como catalisador da síntese de CuNps, sendo-o, porém, para a produção de AgNps. O ramnolipídeo mostrou-se eficiente na manutenção da estabilidade das nanopartículas, impedindo sua agregação e oxidação durante todo o período de avaliação (150 dias). Nos testes de inibição, foram utilizados três importantes fungos fitopatogênicos - Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum e Phakopsora pachyrhizi. Foram avaliadas a germinação de esporos e escleródios e a formação de colônias resultantes do processo de germinação dessas estruturas. Avaliou-se também o crescimento micelial in vitro de B. cinerea e S. sclerotiorum e o índice de doença provocada por esses patógenos em pétalas de rosa e em folhas de repolho pulverizadas com soluções contendo nanopartículas e biossurfactantes. O extrato de B. subtilis LBBMA AP 01, o ramnolipídeo e as AgNps inibiram significativamente a germinação das estruturas reprodutivas dos três patógenos, além do crescimento micelial de B. cinerea e S. sclerotiorum in vitro. No experimento in vivo, o extrato de B. subtilis LBBMA AP 01, ramnolipídeo e as AgNps foram eficientes no controle da infecção por B. cinerea e S. sclerotiorum. Conclui-se que os agentes de controle avaliados nesse trabalho são promissores para utilização comercial. A avaliação de sua eficiência como agentes de controle de outras espécies de fungos fitopatogênicos pode expandir o potencial de aplicação desses compostos, em substituição aos fungicidas convencionais. Essa possibilidade é de grande relevância ambiental e para setores específicos, como o de agricultura orgânica. Palavras chave: lipopeptídeo, ramnolipídeo, nanopartículas metálicas, fungos fitopatogênicos e biofungicida.

In this work the hypothesis that products of microbial metabolism such as biosurfactants and silver (AgNps) and copper nanoparticles (CuNps), stabilized with biosurfactants, are evaluated in inhibition of phytopathogenic fungi in vitro and in vivo. For this, a rhamnolipid, a cell-free extract of a novel Bacillus subtilis isolate LBBMA AP01, AgNps and CuNps produced using alternative compounds as supernatant of B. subtilis MV 126P and glucose were used. The stability of the nanoparticles was also evaluated in response to the addition of rhamnolipid as a stabilizing agent. In chromatography plates where the methanolic extract of the B. subtilis isolate LBBMA AP01 was applied, spots with retention factor (Rf) values similar to the commercial standards of the lipopeptides surfactin, iturin and fengicin were found. Spherical silver and copper nanoparticles with variable sizes were obtained when using glucose as a reducing agent. The extract of B. subtilis MV 126P was not efficient as a catalyst for the CuNps synthesis, but it was used for the production of AgNps. The rhamnolipid was efficient in maintaining the stability of the nanoparticles, preventing their aggregation and oxidation during the entire evaluation period (150 days). In the inhibition tests, three important phytopathogenic fungi - Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum and Phakopsora pachyrhizi were used. The germination of spores and sclerotia and the formation of colonies resulting from the germination process of these structures were evaluated. The in vitro mycelial growth of B. cinerea and S. sclerotiorum and the disease index caused by these pathogens in rose petals and cabbage leaves sprayed with solutions containing nanoparticles and biosurfactants were also evaluated. The extract of B. subtilis LBBMA AP 01, rhamnolipid and AgNps significantly inhibited the germination of the reproductive structures of the three pathogens, in addition to the mycelial growth of B. cinerea and S. sclerotiorum invitro. In the in vivo experiment, extract of B. subtilis LBBMA AP 01, rhamnolipid and AgNps were efficient in controlling infection by B. cinerea and S. sclerotiorum. We conclude that the control agents evaluated in this work are promising for commercial use. The evaluation of its efficiency as control agents of other species of phytopathogenic fungi can expand the potential of application of these compounds, replacing the conventional fungicides. This possibility is of great environmental importance and for specific sectors such as organic agriculture. Key words: lipopeptide, rhamnolipid, metal nanoparticles, phytopathogenic fungi and biofungicide.