Oligómeros de cutina para prevenção e tratamento de doenças das plantas
Composição de polímero de cutina isolado e/ou oligómeros de cutina para utilização na prevenção ou tratamento de doenças das plantas, e para um método de prevenção ou tratamento de doenças das plantas, compreendendo o contacto das partes aéreas de uma planta, particularmente folhas e frutos de uma planta, com uma composição compreendendo um produto de cutina que consiste em polímero de cutina isolado e/ou um produto de hidrólise oligomérica de um polímero de cutina.
CONTEXTO
Os poliésteres vegetais, nomeadamente a cutina e a suberina, tiveram origem há cerca de 450 milhões de anos, durante a colonização da terra por plantas. A sua composição química é muito complexa, consistindo principalmente em compostos alifáticos, como ácidos dicarboxílicos de cadeia longa, alguns contendo funcionalidades a meio da cadeia, como grupos epóxi, bem como um domínio aromático mais pequeno. Estes compostos estão interligados através de ligações lineares alifáticas ou de ésteres de acilglicerol. O que distingue os poliésteres vegetais é o seu papel como componentes funcionais na parede celular das plantas, desempenhando várias funções activas, como a regulação do transporte de solutos e água, a proteção contra os raios UV e a defesa contra fitopatógenos, modulando as interações planta-micróbio. Apesar das semelhanças em termos de quantidade e composição, os tecidos suberizados e cutinizados formados em diferentes condições apresentam propriedades de barreira distintas. A sua abundância, composição química e montagem variam consoante as espécies vegetais, os tecidos e as fases de desenvolvimento, afectando significativamente o microbioma associado e a suscetibilidade da planta a doenças. Existe um interesse crescente na utilização destes polímeros como matérias-primas em processos de biorefinaria, particularmente como fonte de monómeros para a produção de materiais bio-derivados.
A equipa tem investigado os poliésteres vegetais com uma hipótese central: a preservação das propriedades de barreira nativas requer a manutenção da química do polímero e da arquitetura 3D. Inspirada por este conceito, a nossa investigação conduziu ao desenvolvimento de métodos ecológicos inovadores para a recuperação de poliésteres vegetais, preservando a sua estrutura molecular, tanto ex situ como in planta. Em particular, a cutina pode ser obtida em grandes quantidades (encontrada em abundância nas cascas dos frutos, por exemplo, do tomate) e, através de uma ligeira clivagem do éster primário da cutina, produzimos oligómeros de cutina capazes de desencadear respostas precoces semelhantes à imunidade desencadeada por padrões vegetais (patente registada), ou mesmo de exibir propriedades antibacterianas.
Dada a capacidade relatada de estruturas derivadas de poliésteres de plantas para modular as propriedades da microbiota circundante, ao mesmo tempo que provocam respostas imunes precoces desencadeadas pelas plantas, prevemos a sua potencial utilidade na conceção de novas estratégias de controlo da saúde das plantas.
SOBRE A TECNOLOGIA
A nossa tecnologia centra-se no desenvolvimento de soluções bio-derivadas que consistem em estruturas derivadas de poliésteres vegetais para combater as doenças das plantas, visando especificamente a criação de formulações profilácticas aplicáveis a uma vasta gama de culturas para prevenir as principais pragas e doenças. As formulações funcionam através da ativação do sistema imunitário das plantas, desencadeando uma resposta coordenada para afastar múltiplos agressores. Ao eliminar a necessidade de aditivos químicos, as nossas formulações também atenuam os impactos negativos das práticas agrícolas tanto nos produtos alimentares como na qualidade do solo.
As formulações podem ser aplicadas diretamente nas plantas através da aplicação por pulverização ou dispersão aérea em campos abertos. Além disso, oferecem flexibilidade na utilização do produto final, permitindo a aplicação direta em matrizes hidropónicas ou no solo para absorção pelas raízes, à semelhança dos fertilizantes comuns para plantas.
A saúde das culturas está cada vez mais ameaçada pelas alterações climáticas, doenças e práticas agrícolas tradicionais. Atualmente, as pragas e doenças são responsáveis por até 40% das perdas de produção agrícola em todo o mundo, um número que deverá aumentar devido ao aparecimento de novos agentes infecciosos associados às alterações climáticas. As soluções convencionais para as doenças das plantas baseiam-se fortemente em pesticidas químicos que, embora eficazes contra os agentes patogénicos, contribuem também para o aparecimento de microrganismos resistentes, para a poluição dos solos e para a alteração das características organolépticas dos frutos e legumes, comprometendo potencialmente a segurança alimentar.
Todos os anos, as empresas de transformação de alimentos geram toneladas de agro-resíduos, muitos dos quais carecem de cadeias de valorização rentáveis. A nossa tecnologia reaproveita estes resíduos para produzir formulações de base biológica para a proteção das culturas, servindo como substitutos dos produtos químicos existentes. Esta abordagem está estreitamente alinhada com os Objectivos de Desenvolvimento Sustentável delineados pelas Nações Unidas, promovendo práticas agrícolas sustentáveis, gerando soluções biotecnológicas para melhorar a produtividade agrícola e salvaguardando a vida na terra e na água.
Em suma, a nossa solução bio-derivada oferece um caminho promissor para uma agricultura sustentável, abordando os desafios prementes da gestão de doenças das plantas, promovendo simultaneamente a gestão ambiental e garantindo a segurança alimentar para as gerações futuras.
ESTÁGIO DE DESENVOLVIMENTO
TRL3 – funções analíticas e experimentais cruciais e provas de conceito à escala laboratorial. Isto significa que produzimos formulações imunoestimuladoras capazes de proteger as plantas contra a infeção causada por um fungo necrotrófico (ensaios de infeção in vivo).
MAIS INFORMAÇÃO
Os dados recolhidos que validam a atividade imunoestimuladora das moléculas activas estão publicados e podem ser consultados através da ligação https://doi.org/10.1093/jxb/erae254.
BENEFÍCIOS E APLICAÇÕES
Existem formulações de elicitores imunitários para plantas, por exemplo, elicitores sintéticos (US9622472B2) ou derivados de extractos de levedura (US8609084B2), mas nenhuma se centra em moléculas derivadas de poliésteres de plantas. Nesta fase, não existe qualquer informação aberta sobre o seu estado de desenvolvimento e comercialização.
As vantagens competitivas das nossas preparações imunoestimuladoras são:
- Os compostos bioactivos são obtidos a partir de resíduos agrícolas, seguindo assim uma abordagem de economia circular.
- Os compostos bioactivos são preparados utilizando processos ecológicos.
- A resposta imunoestimuladora desta classe de bioactivos é distinta de todos os elicitores imunitários vegetais conhecidos.
- As formulações podem ser concebidas para conter classes distintas de moléculas bioactivas, algumas actuando como elicitores imunitários e outras como agentes antimicrobianos.
A nossa solução enquadra-se no sector de mercado dos produtos biológicos agrícolas, que inclui bioestimulantes e biopesticidas.
Figura 1: Desde a utilização de resíduos agro-industriais subvalorizados para isolar um polímero de cutina altamente preservado, até ao isolamento de moléculas bioactivas derivadas da cutina para reforçar a imunidade das plantas e torná-las mais aptas a lutar contra os agentes patogénicos. O objetivo é reduzir a utilização de pesticidas químicos e, ao tornar as plantas mais resistentes às doenças, aumentar a produtividade das culturas.
PROPRIEDADE INTELECTUAL
- PCT/EP2024/062419
OPORTUNIDADE
O nosso objetivo é aumentar o nível de preparação da tecnologia para TRL6, alcançando uma demonstração de protótipo em ambiente relevante. Para isso, precisamos de estabelecer parcerias com parceiros de desenvolvimento, comerciais e de licenciamento. Isto inclui uma fase técnica para aumento de escala e formulação do produto; uma fase de desenvolvimento de protótipo, em que o objetivo é correlacionar as propriedades das moléculas bioactivas, especialmente o tempo de vida, a estabilidade e a cinética da atividade, para definir a gama operacional, que culturas e que tipo/regime profilático; e uma fase de aferição e validação, para aplicar as nossas formulações num produto comercializado.
NOVA Inventors
Cristina Pereira
Carlos Moreira
Rita Escórcio