Study of the biopesticide and biostimulant activity of microalgae in horticultural species

• Autor(a) principal: Viana, Catarina
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/19051
• topic: Microalgas; Biopesticidas; Bioestimulantes; Agentes fitopatogénicos; Fitofármacos; Agricultura sustentável; Domínio/Área Científica::Ciências Sociais::Outras Ciências Sociais

As algas microscópicas e as cianobactérias fazem parte de um diverso grupo de organismos unicelulares designados por microalgas. Este grupo é composto por organismos fotossintéticos, responsáveis por 60 % da produção da primária da Terra e podem ser encontrados em diferentes habitats, na sua maioria aquáticos. Devido à sua capacidade de captação de CO2 atmosférico, à disponibilidade de água e a luz solar, produzem grandes quantidades de biomassa e com isso apresentam uma maior atividade fotossintética que as plantas. O seu crescimento heterotrófico, a sua natureza versátil e o seu rápido desenvolvimento, têm vindo a chamar à atenção e a ser utilizados em indústrias diversificadas, como a farmacêutica, cosmética, dietética, biocombustíveis, de entre outras. Para além destas aplicações , as microalgas estão a ser alvo de estudos tendo em conta a sua relação com o processo de mineralização, na circulação de matéria orgânica e inorgânica, a sua rica composição em macro- e micronutrientes e a sua capacidade de produção de compostos bioativos, como polissacarídeos, fitohormonas e até mesmo compostos fenólicos, o que os levou a serem vistos como possíveis candidatos a substitutos dos produtos químicos e sintéticos, nomeadamente dos pesticidas e fertilizantes. A crescente preocupação com a necessidade de aumentar tanto a produtividade como a qualidade e combater as doenças que afetam a culturas, fez com que os produtores recorressem a produtos que lhes garantam um maior crescimento das suas culturas, nomeadamente os fertilizantes e os pesticidas. Como consequência, houve um uso abusivo de sustâncias que, em grande quantidade, são prejudiciais tanto para o ambiente como para a saúde humana. Essas consequências podem ser evitadas se se recorrer ao uso de fertilizantes orgânicos, sendo também referenciados como excelentes alternativas para a reciclagem de nutrientes e o aumento de carbono (C) no solo e mitigando as alterações climáticas. Para além destas vantagens, os compostos produzidos pelas microalgas também contribuem para um solo saudável e por acréscimo, uma microbiota benéfica. O agravamento do efeito estufa na Terra e as alterações climáticas provocadas, levou a União Europeia a formular um acordo em 2019 (European Green Deal), com o principal objetivo de tornar a Europa um continente com um impacto ambiental neutro até 2050. Para tal, é fundamental reduzir a emissão de gases em 55% até 2030 em comparação com 1990. Paralelamente, a aplicação da Diretiva n.º 2009/128/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 21 de outubro, através da Lei n.º 26/2013 de 11 de abril, reduziu significativamente a quantidade de substâncias ativas homologadas. Estas restrições abriram portas para a introdução de uma agricultura mais sustentável. Bioestimulantes e biopesticidas têm sido estudados como possíveis alternativas aos fertilizantes sintéticos e pesticidas, devido à sua já reportada eficácia. Estes compostos biológicos são seguros para o ambiente e ricos em nutrientes. A biomassa das microalgas contém inúmeros aminoácidos promotores do crescimento das plantas, bem como fitohormonas que aumentam a produção, estimulando o desenvolvimento das raízes e dos ramos. Para além disso, já foi reportado que o uso da biomassa destes microrganismos reduziu o desenvolvimento de diversos fungos fitopatogénicos. Este trabalho visou o estudo do potencial biopesticida das microalgas Scenedesmus obliquus e Chlorella vulgaris, através da avaliação in vitro e in vivo da sua ação inibitória de fungos fitopatogénicos e do seu efeito no desenvolvimento de plantas hortícolas. Para avaliar o seu efeito inibidor do crescimento de fungos e oomicetas, foram preparadas suspensões aquosas com biomassa das duas microalgas em diferentes concentrações, que numa primeira fase foram testadas in vitro contra Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea, Alternaria alternata, Sclerotium rolfsii, Clarireedia spp., Colletotrichum gloeosporioides e Phytophthora cinnamomi. Estes agentes fitopatogénicos são os responsáveis pelo aparecimento de doenças nas plantas cultivadas, ameaçando a produção de alimentos e a segurança alimentar das populações. Numa segunda fase, foram conduzidos testes in vivo, onde se inocularam substratos hortícolas em vaso com micélios ativos de Fusarium oxysporum e Sclerotium rolfsii onde se plantou espinafre e alface, respetivamente. Para além destes fungos, outras plantas de espinafre e alface foram pulverizadas com uma suspensão de Botrytis cinerea. Este modo de aplicação das suspensões foi escolhido tendo em conta o tipo de fungo: no caso de F. oxysporum e S. rolfsii que são fungos do solo, o modo de aplicação das suspensões de microalgas foi por rega; no caso de B. cinerea, devido a ser um fungo da parte aérea da planta, o modo de aplicação selecionado foi a pulverização direta na parte aérea da planta. Estas aplicações decorreram semanalmente, durante o período de cultivo, de modo a avaliar o desenvolvimento da doença quando em contacto com as suspensões. Neste trabalho, avaliou-se também o potencial bioestimulante das suspensões de microalgas em ensaios in vitro e in vivo, verificando in vitro, o efeito na germinação e no desenvolvimento da radícula, e in vivo avaliando o desenvolvimento da planta, através de medições biométricas no final dos ensaios. Apesar de já existirem diversos estudos sobre o efeito estimulante das microalgas, os estudos sobre o seu efeito inibitório continuam a ser escassos. Quando em contacto com as suspensões, foi identificada a supressão do crescimento dos fungos F. oxysporum, S. rolfsii, B. cinerea e C. gloeosporioides e do oomiceto P. cinnamomi, indicando uma aplicação promissora das microalgas. Nos ensaios in vivo, foi comprovado que as microalgas afetam o desenvolvimento das doenças nas plantas, mostrando resultados promissores quanto à aplicação das microalgas tanto para a sua proteção como para o seu crescimento. Assim sendo, o uso de microalgas eucarióticas revelou-se promissor, possibilitando a redução do uso de fungicidas sintéticos, limitando o impacto ecológico da agricultura. A sua composição demonstrou ser uma mais-valia para o desenvolvimento das plantas quando aplicadas nos testes do potencial bioestimulantes. O seu conteúdo em fitohormonas e aminoácidos são uma fonte nutritiva para as plantas promovendo o seu crescimento, sendo de esperar que melhorem o desenvolvimento das plantas e enriqueçam o meio onde são aplicadas.