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Bioprospecção de bactérias promotoras de crescimento do semiárido mineiro com potencial de tolerância ao déficit hídrico na cultura do café

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Resumo

As bactérias promotoras do crescimento vegetal (BPCV) constituem uma estratégia biotecnológica sustentável para aumentar a resiliência agrícola frente a estresses abióticos como déficit hídrico e estresse térmico, agravados pelas mudanças climáticas. No Brasil maior produtor e exportador mundial de café, com Minas Gerais concentrando grande parte da produção de Coffea arabica, essas bactérias ganham relevância diante de safras afetadas por estiagens e altas temperaturas. A literatura destaca mecanismos: síntese de ACC desaminase (reduz etileno de estresse), produção de exopolissacarídeos (EPS) (melhora retenção hídrica), osmoprotetores (prolina) e indução do sistema antioxidante (SOD, CAT, APX). Em C. arabica, sensível ao déficit hídrico, o estresse causa fechamento estomático, queda na fotossíntese, acúmulo de ROS, elevação de MDA, danos oxidativos e redução de crescimento e produtividade. A pesquisa isolou 51 morfotipos (predominantemente Bacillus cereus) da rizosfera, raízes e rizoma de plantas xerófitas do Semiárido Mineiro (Calotropis procera e Smilax sp.). A caracterização funcional mostrou alta produção de EPS (especialmente em sacarose), elevada atividade de ACC desaminase (destaque SE1M07), tolerância osmótica extrema (crescimento em Aw 0,844) e produção de prolina (até ~295 nmol/mg prot/h). MALDITOF confirmou predominância de Bacillus spp., adaptados a ambientes áridos. Vinte isolados foram inoculados em mudas de C. arabica sob irrigação normal, promovendo ganhos de até 40% em altura, maior número de folhas, diâmetro do caule, clorofila/carotenoides, NDVI e biomassa aérea. Três isolados destacaram-se (BAC1, BAC2, BAC3) por equilíbrio entre vigor e fotoproteção. Testados sob quatro níveis de estresse hídrico (irrigação diária, a cada 2, 4 e 7 dias), sob estresse leve a moderado a inoculação, sobretudo BAC3 manteve melhor crescimento, preservou clorofila, reduziu MDA e H₂O₂ e ativou fortemente o sistema antioxidante, com destaque para catalase (CAT). Sob estresse severo, os benefícios foram limitados, mas BAC3 manteve estratégia redox diferenciada (alta CAT e menor APX). Concluise que isolados de Bacillus do Semiárido Mineiro têm elevado potencial como bioinsumos para aumentar a tolerância de mudas de cafeeiro ao déficit hídrico moderado, modulando respostas fisiológicas e redox, contribuindo para uma cafeicultura mais resiliente e sustentável no Sul de Minas Gerais frente às mudanças climáticas.

Abstract

Plant growth-promoting bacteria (PGPB) constitute a sustainable biotechnological strategy to increase agricultural resilience to abiotic stresses such as water deficit and heat stress, which have been intensified by climate change. In Brazil, the world's largest coffee producer and exporter, with Minas Gerais accounting for a large share of Coffea arabica production, these bacteria have become increasingly relevant in view of harvests affected by droughts and high temperatures. The literature highlights the following mechanisms: ACC deaminase synthesis (reduces stress-induced ethylene), exopolysaccharide (EPS) production (improves water retention), osmoprotectant production (proline), and induction of the antioxidant system (SOD, CAT, APX). In C. arabica, which is sensitive to water deficit, stress causes stomatal closure, reduced photosynthesis, ROS accumulation, increased MDA, oxidative damage, and reduced growth and productivity. The study isolated 51 morphotypes (predominantly Bacillus cereus) from the rhizosphere, roots, and rhizomes of xerophytic plants from the Semiárido Mineiro (Calotropis procera and Smilax sp.). Functional characterization showed high EPS production (especially in sucrose), high ACC deaminase activity (with SE1M07 standing out), extreme osmotic tolerance (growth at Aw 0.844), and proline production (up to approximately 295 nmol/mg protein/h). MALDI-TOF confirmed the predominance of Bacillus spp., adapted to arid environments. Twenty isolates were inoculated into C. arabica seedlings under normal irrigation, promoting gains of up to 40% in height, greater number of leaves, stem diameter, chlorophyll/carotenoid contents, NDVI, and shoot biomass. Three isolates stood out (BAC1, BAC2, and BAC3) due to the balance between vigor and photoprotection. When tested under four levels of water stress (daily irrigation and irrigation every 2, 4, and 7 days), under mild to moderate stress, inoculation, especially BAC3, maintained better growth, preserved chlorophyll, reduced MDA and H₂O₂, and strongly activated the antioxidant system, particularly catalase (CAT). Under severe stress, the benefits were limited, but BAC3 maintained a distinct redox strategy (high CAT and lower APX). It is concluded that Bacillus isolates from the Semiárido Mineiro have high potential as bioinputs to increase the tolerance of coffee seedlings to moderate water deficit by modulating physiological and redox responses, contributing to a more resilient and sustainable coffee production system in southern Minas Gerais under climate change.

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TORRES, Tainá de Sousa Cearense. Bioprospecção de bactérias promotoras de crescimento do semiárido mineiro com potencial de tolerância ao déficit hídrico na cultura do café. 2026. 98 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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