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Avaliação de Pseudoallinostoc soli como bioinsumo na nutrição de feijoeiro

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ODS 12: Consumo e produção responsáveis
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Dados abertos

Resumo

Cianobactérias são microrganismos procariontes, autotróficos e amplamente adaptáveis, com grande diversidade morfológica e metabólica. Sua capacidade de fixar nitrogênio atmosférico, em especial os Nostocales, devido à presença de heterócitos, permite sua sobrevivência em ambientes adversos e as torna promissoras para aplicação biotecnológica em sistemas agrícolas. Além disso, produzem compostos bioativos, como exopolissacarídeos (EPS), antioxidantes e enzimas, que têm sido explorados na promoção do crescimento vegetal e na melhoria da qualidade do solo. Nesse contexto, o uso de biomassa de cianobactérias como biofertilizante e bioestimulante surge como alternativa sustentável, contribuindo para reduzir a dependência de fertilizantes químicos. O presente estudo teve como objetivos realizar a caracterização fisiológica comparativa de cinco linhagens de cianobactérias pertencentes à ordem Nostocales, visando à seleção da linhagem com maior potencial biotecnológico, e em seguida avaliar o efeito biofertilizante da linhagem selecionada no cultivo do feijão preto Ouro Negro (Honduras 35). Na primeira etapa, foram analisados o crescimento da biomassa (absorbância e peso seco), a concentração de clorofila a, produção de EPS e a atividade nitrogenase. Na segunda etapa, na etapa experimental em casa de vegetação, a biomassa da linhagem selecionada foi cultivada em meio BG110 sob condições controladas e aplicada ao feijoeiro a cada sete dias, após o surgimento da primeira trifoliada. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com três tratamentos (NF, F e N) e oito repetições. Foram avaliados parâmetros biométricos, pigmentos foliares, produtividade e atributos microbiológicos do solo. A linhagem UFLA 37 apresentou os maiores valores de clorofila a (3,88 µg.mL⁻¹) e absorbância média (A680 = 3,54), indicando maior eficiência fotossintética e crescimento superior em relação às demais linhagens. Também apresentou elevada atividade nitrogenase (94,84±76,16 nmol N₂.g⁻¹ ms.h⁻¹) e produção consistente de EPS (10 mg a partir de 220 mg de biomassa), sendo selecionada com base no conjunto dos parâmetros fisiológicos avaliados. A avaliação agronômica evidenciou que a aplicação da biomassa, especialmente quando associada ao fertilizante comercial, promoveu maior crescimento vegetativo do feijoeiro, refletido em incrementos na altura das plantas (14,44 cm), diâmetro do caule (4,25 cm), número de folhas (6,25) e comprimento radicular (38,33±19,14 cm), além de maior população microbiana do solo (9,80×10⁵ UFC). Em relação à produtividade, a associação entre biomassa e fertilizante comercial favoreceu a formação de vagens (11,80), enquanto o fertilizante comercial de forma isolada contribuiu de maneira mais eficiente para o enchimento dos grãos (15,31 g), evidenciando efeito complementar entre os tratamentos. Dessa forma, os resultados demonstram que a seleção baseada em caracterização fisiológica constitui estratégia eficiente para a identificação de linhagens com uso promissor como biofertilizante. Além disso, a aplicação da biomassa da linhagem escolhida apresenta potencial para uso como biofertilizante em sistemas agrícolas, especialmente quando integrada à fertilização mineral, contribuindo para o crescimento vegetal, a produtividade e a qualidade biológica do solo, reforçando sua aplicação como ferramenta biotecnológica voltada à agricultura sustentável.

Abstract

Cyanobacteria are prokaryotic, autotrophic, and highly adaptable microorganisms with considerable morphological and metabolic diversity. Their ability to fix atmospheric nitrogen, particularly among members of the order Nostocales due to the presence of heterocytes, enables their survival under adverse environmental conditions and makes them promising candidates for biotechnological applications in agricultural systems. In addition, cyanobacteria produce bioactive compounds such as exopolysaccharides (EPS), antioxidants, and enzymes, which have been explored for promoting plant growth and improving soil quality. In this context, the use of cyanobacterial biomass as a biofertilizer and biostimulant has emerged as a sustainable alternative, contributing to a reduced dependence on chemical fertilizers. The objectives of this study were to perform a comparative physiological characterization of five cyanobacterial strains belonging to the order Nostocales in order to select the strain with the greatest biotechnological potential and subsequently evaluate the biofertilizer effect of the selected strain on the cultivation of Ouro Negro black bean (Honduras 35). In the first stage, biomass growth (absorbance and dry weight), chlorophyll a concentration, EPS production, and nitrogenase activity were evaluated. In the second stage, under greenhouse conditions, the biomass of the selected strain was cultivated in BG110 medium under controlled conditions and applied to bean plants every seven days after the emergence of the first trifoliate leaf. The experiment was conducted in a completely randomized design with three treatments (NF, F, and N) and eight replicates. Biometric parameters, leaf pigments, yield, and soil microbiological attributes were evaluated. The UFLA 37 strain exhibited the highest chlorophyll a concentration (3.88 µg mL⁻¹) and mean absorbance (A680 = 3.54), indicating greater photosynthetic efficiency and superior growth compared with the other strains. It also showed high nitrogenase activity (94.84 ± 76.16 nmol N₂ g⁻¹ DW h⁻¹) and consistent EPS production (10 mg from 220 mg of biomass), being selected based on the overall physiological parameters evaluated. Agronomic assessment demonstrated that biomass application, particularly when combined with commercial fertilizer, promoted greater vegetative growth of bean plants, reflected by increases in plant height (14.44 cm), stem diameter (4.25 cm), number of leaves (6.25), and root length (38.33 ± 19.14 cm), as well as a higher soil microbial population (9.80 × 10⁵ CFU). Regarding yield, the combination of biomass and commercial fertilizer favored pod formation (11.80), whereas commercial fertilizer applied alone contributed more efficiently to grain filling (15.31 g), indicating a complementary effect between treatments. These results demonstrate that selection based on physiological characterization is an efficient strategy for identifying strains with promising potential as biofertilizers. Furthermore, the application of biomass from the selected strain shows potential for use as a biofertilizer in agricultural systems, particularly when integrated with mineral fertilization, contributing to plant growth, productivity, and soil biological quality, thereby reinforcing its application as a biotechnological tool for sustainable agriculture.

Descrição

Área de concentração

Microbiologia agrícola

Linha de pesquisa

Biotecnologia de microrganismos aplicada à agropecuária e ao meio ambiente

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

Resumen

ISBN

DOI

Citação

ALENCAR, Samantha Naomi Monfredini. Avaliação de Pseudoallinostoc soli como bioinsumo na nutrição de feijoeiro. 2026. 94 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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