AlcaliTol Gx: Utilização de uma estirpe de Glutamicibacter como biotratamento de culturas para aumentar a sua tolerância a altos níveis de sal e álcalis e outros stress abióticos
A utilização da estirpe Glutamicibacter, uma nova estirpe bacteriana isolada de solo hiperalcalino em Oeiras (Lisboa), como biotratamento para melhorar o crescimento das plantas em condições normais e de stress abiótico (sal, alcalinidade, seca).
CONTEXTO
A degradação do solo e os impactos ambientais são grandes desafios para a produtividade agrícola global. Em muitas regiões, o aumento da salinidade e alcalinidade do solo causado por secas, mudanças climáticas, práticas de irrigação e drenagem inadequada limitam bastante o crescimento e o rendimento das culturas. Esses impactos prejudicam a absorção de nutrientes, afetam a fisiologia das raízes e a saúde geral das plantas, ameaçando a segurança alimentar e os sistemas agrícolas sustentáveis.
As soluções convencionais para evitar o stress salino do solo incluem irrigação com lavagem intensa, limpeza de crostas salinas ou trabalhos de drenagem do solo em caso de stress salino, aumento da irrigação em caso de seca ou adição de matéria orgânica, enxofre, sulfato de ferro e fertilizantes nitrogenados em solos alcalinos. Estas soluções são muito caras, requerem equipamentos e infraestruturas dispendiosas e envolvem a degradação físico-química do solo a médio e longo prazo.
Nos últimos anos, microrganismos benéficos do solo e bioinoculantes surgiram como alternativas ecológicas para melhorar o crescimento e a resiliência das plantas. No entanto, a maioria dos inoculantes microbianos atualmente disponíveis são otimizados para solos neutros e têm um desempenho fraco em condições alcalinas ou salinas.
Para enfrentar este desafio, foi descoberta uma nova estirpe bacteriana que promove o crescimento das plantas em condições alcalinas, salinas e de seca. Este novo bioinoculante representa um avanço significativo na agricultura sustentável, melhorando o desempenho das culturas em solos estressados, reduzindo a dependência de fertilizantes químicos e melhorando a saúde geral do solo.
SOBRE A TECNOLOGIA
A estirpe Glutamicibacter foi isolada de solo hiperalcalino (pH > 9) em Oeiras, Lisboa. Esta estirpe foi pouco estudada anteriormente e é considerada uma nova espécie bacteriana. O género a que pertence, Glutamicibacter, nunca foi definido como um biotratamento em plantas ou como tendo efeitos benéficos no crescimento das plantas ou na resistência ao stress das plantas.
Os inventores caracterizaram a estirpe como produtora de auxina, biofilme, sideróforo, antioxidantes, prolina e ACC desaminase, bem como capaz de fixar azoto, oxidar enxofre e solubilizar fosfato, potássio e silício, entre outros nutrientes e micronutrientes. Além disso, esta estirpe é tolerante a altas concentrações salinas (até 1 M) e condições de pH muito alcalino (até 10), bem como capaz de crescer com polietilenoglicol (PEG; ˃20%), um composto que imita a seca, sendo assim resistente à salinidade, alcalinidade e seca.
Foram realizados testes com sucesso em tomates sob stress alcalino, demonstrando a eficácia da estirpe Glutamicibacter como biotratamento. A aplicação deste tratamento bacteriano resultou na melhoria dos parâmetros de crescimento das plantas, incluindo altura, comprimento das raízes, biomassa seca total e eficiência do sistema fotossistema II. A utilização desta estirpe pode, assim, melhorar a resposta das culturas ao stress abiótico e melhorar a saúde, o desenvolvimento e a produção final das plantas.
Além disso, enquanto a maioria dos produtos atuais requer múltiplas aplicações em alta concentração de células (107-8 unidades formadoras de colónias [UFC]/mL) para funcionar corretamente em condições de stress, esta estirpe, pré-adaptada a esses stresses, mostra um desenvolvimento melhorado com um único tratamento em baixa concentração celular (105 UFC/mL).
Além disso, de acordo com a TRBA 466 (Alemanha) e a BHG (Reino Unido), a biossegurança deste género é 1 (nula ou muito baixa), representando assim um risco nulo ou muito baixo para a saúde humana e o ambiente.
A utilização da estirpe como bioinoculante poderia reduzir significativamente a dependência dos tratamentos atualmente utilizados, que são muito dispendiosos, e melhorar simultaneamente o rendimento das culturas. Tal estaria em consonância com a nova política europeia de redução dos produtos fitossanitários e fertilizantes de origem química e de aposta em alternativas sustentáveis.
Figura 1: Efeitos do tratamento com a estirpe Glutamicibacter no tomate. Tratamento do tomate com a estirpe (ID09) em comparação com a sobrevivência do conjunto de controlo quando cultivado em solo alcalino.
MAIS DETALHES
Estirpe depositada na Coleção de Culturas Bacterianas da Universidade de Coimbra (UCCCB), nos termos do Tratado de Budapeste.
ESTÁGIO DE DESENVOLVIMENTO
Atualmente, o desenvolvimento tecnológico está no TRL4.
BENEFÍCIOS E APLICAÇÕES
Os tratamentos atuais para evitar o stress salino do solo envolvem irrigação com lavagem intensa, limpeza de crostas salinas e trabalhos de drenagem do solo. No caso de solos alcalinos, os tratamentos convencionais incluem a adição de matéria orgânica, enxofre elementar, sulfato de ferro e fertilizantes nitrogenados de reação ácida. Tais tratamentos são muito caros, requerem equipamentos e infraestruturas dispendiosas e envolvem a degradação físico-química do solo a médio-longo prazo.
Embora existam muitos produtos benéficos para as plantas, praticamente não há no mercado produtos à base de microrganismos ou biotratamentos destinados a combater os efeitos dos stress abióticos. A utilização da estirpe como bioinoculante poderia reduzir significativamente a dependência desses tratamentos e, ao mesmo tempo, melhorar o rendimento das culturas. A estirpe oferece várias vantagens em relação aos bioinoculantes existentes para o crescimento das plantas:
- O desempenho da estirpe Glutamicibacter permanece em condições de stress, em comparação com os bioinoculantes convencionais, que geralmente falham em condições de stress.
- Existem muito poucos biotratamentos para lidar com o stress no mercado, que não cobrem adequadamente o stress alcalino. A estirpe Glutamicibacter é específica para o stress alcalino, além de cobrir múltiplos stresses.
- A estirpe Glutamicibacter cresce muito bem e rapidamente a temperaturas médias (20-30 ºC), tornando os requisitos de temperatura mais baixos do que o habitual para aumentar a escala. Além disso, a estirpe cresce em meios com poucos nutrientes, tornando-a uma opção mais barata.
- A maioria dos produtos atuais requer múltiplas aplicações em altas concentrações de células (107-8 UFC/ml) para funcionar corretamente em condições de stress, enquanto a estirpe Glutamicibacter, pré-adaptada a tais stresses, apresenta um desenvolvimento melhorado com um único tratamento em baixas concentrações celulares (105 UFC/ml).
As suas utilizações vão desde um novo biofertilizante, melhorando a presença de nutrientes e benefícios para o desenvolvimento das plantas, até outras aplicações, como o alívio de condições de stress. Embora só tenha sido comprovada a sua eficácia em condições de salinidade, seca e alcalinidade, provavelmente teria um bom desempenho em condições de calor intenso.
Poderia ser utilizada como tratamento sistémico para aliviar a pressão de irrigação em áreas onde a água é escassa ou onde a única água acessível contém quantidades elevadas de sais e alcalóides, como em áreas costeiras, água dessalinizada e aquíferos subterrâneos com elevada carga iónica.
Por fim, também poderia melhorar o acesso e o cultivo de áreas empobrecidas ou áreas atualmente não utilizadas para cultivo devido a solos estressados por seca/salinidade/alcalinidade, gerando potencialmente áreas adequadas para a produção agrícola.
Além disso, devido ao seu background genético, no futuro, esta estirpe poderia representar um interessante produtor de substâncias com interesse biotecnológico, tais como antioxidantes ou compostos protetores como a prolina.
PROPRIEDADE INTELECTUAL
- Pedido de patente provisória portuguesa apresentado em 18.06.2025
OPORTUNIDADE
- Disponível para licenciamento exclusivo e não exclusivo
- Procurando parceiros para co-desenvolvimento e/ou pesquisa patrocinada
NOVA Inventors
Juan Morillas
Ana Sofia Santos