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Title:
ACTIVATION OF BIONEMATICIDE AND PLANT GROWTH PROMOTING FUNCTIONS IN A BIOTECHNOLOGICAL SOLUTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/226608
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to the potentiating effect of the association of botanical extract and Bacillus ssp. as a bionematicide agent and its surprising potential effect in promoting plant growth in a single product achieved by a unique industrial process. The industrial process of inducing the formation of Bacillus spp. endospores by osmotic stress of vegetative cells in a culture medium during bacterial growth is what allows the mixing of Bacillus spp. and botanical extract, since there is an incompatibility between the Bacillus species themselves and also of the botanical extract, both in the vegetative phase of the microorganism. Finally, the synergy between the active ingredients, microbial cells and allicin, activates the bionematicide and growth-promoting function of the disclosed biotechnological composition.

Inventors:
FUKAMI JOSIANE (BR)
GOMES DOUGLAS FABIANO (BR)
MARCOLINA GOMES JULIANA (BR)
HIPOLITO DE ASSIS FILHO JONAS (BR)
Application Number:
PCT/BR2021/050180
Publication Date:
November 03, 2022
Filing Date:
April 30, 2021
Export Citation:
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Assignee:
TOTAL BIOTECNOLOGIA IND E COMERCIO S/A (BR)
International Classes:
A01N63/22; A01N65/00; C05F11/08
Foreign References:
US20180092363A12018-04-05
PL167237B11995-08-31
US20160362654A12016-12-15
CN103478509A2014-01-01
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Attorney, Agent or Firm:
DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Composição agrícola, caracterizada pelo fato de que compreende endósporos de duas ou mais espécies de bactérias do gênero Bacillus e um extrato botânico compreendendo alicina. 2. Composição agrícola de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende endósporos de três ou mais espécies de bactérias do gênero Bacillus.

3. Composição agrícola de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as bactérias do gênero Bacillus são selecionadas do grupo consistindo em B. amyloliquefaciens, B. thuringiensis e B. velezensis.

4. Composição agrícola de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o extrato botânico compreendendo alicina é extrato de alho. 5. Composição agrícola de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda componentes adicionais que promovem a germinação dos endósporos em formas metabolicamente ativas apenas quando aplicados a campo.

6. Processo de produção de uma composição agrícola, caracterizado pelo fato de que compreende:

(a) fermentação dos cultivos microbianos de duas ou mais espécies do gênero Bacillus ;

(b) imposição de uma modalidade de estresse osmótico durante ou depois do processo de fermentação; e (c) formulação de uma composição agrícola compreendendo a mistura de células bacterianas com o extrato botânico compreendendo alicina em um mesmo recipiente.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que três ou mais espécies de Bacillus são empregadas.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que as três espécies de Bacillus são selecionadas do grupo consistindo em Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus velezensis e Bacillus thuringiensis.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a indução na formação de endósporos da etapa (a) ocorre no ambiente de tanques.

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fermentação da cultura é por batelada.

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de estabilização do produto da etapa (b) é realizado por aproximadamente de 60 a aproximadamente 120 minutos.

12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de indução na formação de endósporos da etapa

(a) é realizado a uma temperatura de aproximadamente 22 °C a aproximadamente 37 °C.

13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de indução na formação de endósporos da etapa (a) é realizado a uma vazão de ar de aproximadamente 3,0 Nm3/h (0,25 vvm) de aproximadamente 10,0 Nm3/h (=0,83 vvm).

14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a expansão sequencial da cultura de diferentes Bacillus spp. para inoculação da cultura de fermentação. 15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as espécies de Bacillus são inoculadas separadamente.

16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a expansão sequencial é feita em volumes de cerca de 100 ml_, para cerca de 10 L, cerca de 180 L até cerca de 2000 L.

17. Processo caracterizado pelo fato de que as espécies de Bacillus são expandidas por incubação em agitador orbital a cerca de 80 rpm a cerca de 200 rpm.

18. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as espécies de Bacillus são expandidas por incubação por cerca de 8 horas a cerca de 48 horas. 19. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as espécies de Bacillus são expandidas em balões de inox contendo cerca de 1 L de meio cultura e cerca de 10 L de meio de cultura.

20. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as espécies são incubadas por aproximadamente cerca de 8 a cerca de 48 horas.

21. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as cepas são incubadas com vazão de ar de cerca de 0,25 Nm3/h a cerca de 1,0 Nm3/h (=4,16 - 16,67 vvm) para 1L de meio de cultura e vazão de ar cerca de 0,25 Nm3/h a cerca de 1,0 Nm3/h (=0,41 - 1 ,67 vvm) para 10 L de meio de cultura.

22. Processo de acordo qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que após o cultivo segregado das espécies em dois balões de inox de cerca de 10 L, os referidos dois balões são inoculados em tanques contendo cerca de 180 L de meio de cultura. 23. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as cepas são incubadas por cerca de 24 a cerca de 168 horas.

24. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as cepas são incubadas com vazão de ar de cerca de 1,0 a cerca de 15,0 Nm3/h (= 0,16 - 1,25 vvm).

25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a temperatura de incubação é de cerca de 27 °C a cerca de 37 °C.

26. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fermentação é conduzida com pressão de cerca de 1 ,0 a cerca de 2,0 kgf/cm3. 27. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fermentação é conduzida com agitação de cerca de 40 hz a cerca de 45 hz.

28. Processo caracterizado pelo fato de que a etapa de fermentação é conduzida com temperatura de cerca de 27 °C a cerca de 37 °C. 29. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fermentação é conduzida com vazão de ar de cerca de 1 ,0 Nm3/h a cerca de 2,5 Nm3/h (= 0,0085 - 0,021 vvm).

30. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de mescla de Bacillus spp. e extrato botânico é conduzida durante cerca de 30 a cerca de 120 minutos.

31. Processo caracterizada pelo fato de que é obtida através do processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 26.

32. Uso de uma composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para aplicação em culturas agrícolas. 33. Uso de uma composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para aplicação em sementes ou sulco de semeadura.

34. Método de controle de nematódeos em culturas agrícolas, caracterizado pelo fato de que compreende a aplicação de uma composição como definida na reivindicação 1 à cultura agrícola.

35. Método de promoção do crescimento vegetal em culturas agrícolas, caracterizado pelo fato de que compreende a aplicação de uma composição como definida na reivindicação 1 à cultura agrícola.

36. Invenção, caracterizada por quaisquer de suas concretizações ou quaisquer categorias de reivindicação aplicáveis, por exemplo, produto, processo ou uso, englobadas pela matéria inicialmente revelada, descrita ou ilustrada no pedido de patente.

Description:
“ATIVAÇÃO DAS FUNÇÕES BIONEMATICIDA E PROMOTORA DO CRESCIMENTO VEGETAL EM UMA SOLUÇÃO BIOTECNOLÓGICA COMPOSTA POR TRÊS ESPÉCIES DE BACILLUS E ALICINA; PROCESSO INDUSTRIAL E APLICAÇÃO DA MESMA”

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção está relacionada a composições agrícolas compreendendo uma combinação de duas ou mais espécies de bactérias do gênero Bacillus e extrato botânico compreendendo alicina como princípio ativo, apresentando efeito bionematicida e promotor do crescimento vegetal. A invenção apresentada contempla o processo de preparação das composições e a aplicação agrícola das mesmas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As bactérias do gênero Bacillus são microrganismos Gram-positivos, amplamente difundidas na natureza com habilidade de produzir grandes quantidades de enzimas e uma variada gama de antibióticos, o que os tornam excelentes ferramentas de uso agrícola para promoção de crescimento de plantas e manejo biológico de patógenos, incluindo fitonematóides. Além disso, possuem a capacidade de formar estruturas de resistência em condições de estresse abiótico denominadas de endósporos, aumentando sua sobrevivência em ambientes desfavoráveis e, quando induzidos industrialmente, garantem a estabilidade do produto por longos períodos de armazenamento.

São amplamente conhecidos por seus efeitos benéficos, principalmente em plantas de importância agronómica, seja ele de promoção de crescimento ou até mesmo como agentes biodefensivos contra fitonematóides, ou seja, em ambientes favoráveis deixam a forma de resistência (endósporos) e assumem a fase vegetativa, desencadeando seus mecanismos de ação, tais como a formação de biofilme e síntese de metabólitos com efeito nematicida. Outra ferramenta muito importante no manejo dos nematoides é o uso de extratos botânicos, tais como extratos de alho, atuando principalmente com “efeito de choque”, ou seja, pelo efeito nematostático de contato que resulta na mortalidade do alvo. Dentre os fatores bióticos que limitam a produtividade das lavouras, o ataque de pragas, como os nematoides, é sem dúvida um dos mais impactantes para o agronegócio brasileiro. De acordo com a Embrapa Soja, no Brasil os prejuízos causados por nematoides estão estimados em R$ 16,5 bilhões (US$ 3,7 bilhões), apenas na cultura da soja, e relata-se que as principais culturas agrícolas cultivadas no país são suscetíveis aos fitopatógenos (Embrapa Soja, 2020). As características edafoclimáticas do Brasil proporcionam condições ideais para reprodução e alimentação da praga e, após terem se estabelecido em uma área, os nematoides são de difícil erradicação, o que torna ferramentas de manejo imprescindíveis. Os nematoides das galhas ( Meloidogyne spp.) e das lesões radiculares (Pratylenchus spp.) estão entre as principais espécies de fitonematoides de relevância agrícola.

O extrato de alho tem como um dos seus princípios ativos a alicina, composto com ampla atividade antimicrobiana mesmo em baixas concentrações (mM), tanto contra bactérias Gram-negativas quanto Gram- positivas, incluindo o gênero dos Bacillus (Leontiev et al., 2018). Sendo assim, é de senso comum que a combinação do extrato botânico de alho com bactérias do gênero Bacillus resulta em incompatibilidade, compondo um desafio técnico a ser solucionado. Essa incompatibilidade entre o extrato de alho com Bacillus é reconhecida pela comunidade científica, sendo que um exemplo descrito é a inibição de Bacillus cereus quando em contato com 3%, 5% e 10% desse extrato (Zahira et al., 1982).

Ademais, existem relatos quanto à incompatibilidade entre as células vegetativas das diferentes espécies de Bacillus, que ficou evidente em ensaios in vitro realizados com B. pumilus C116 e Bacillus thuringiensis subsp. kenyae C25 (Gomes et al., 2003). No entanto, não é regra para ensaios in vivo, uma vez que a mescla de diferentes espécies de Bacillus pode aumentar a supressão de doenças (De Boer, 1999). Duffy et al. (1996) reportaram que a coinoculação de diferentes microrganismos atua em regiões distintas das raízes e assim não ocorre a inibição da ação de cada microrganismo, ou ainda porque a produção de compostos secundários inibitórios ocorre na fase estacionária e não age nos estágios iniciais de colonização.

Sendo assim, existe uma necessidade na técnica por composições agrícolas compreendendo uma combinação de células viáveis de duas ou mais espécies de bactérias do gênero Bacillus e extrato botânico compreendendo alicina.

BREVE DESCRIÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção surpreendentemente soluciona o problema da incompatibilidade de duas ou mais espécies de bactérias do gênero Bacillus entre si, bem como com um extrato botânico compreendendo alicina por meio da formulação de composições utilizando essencialmente apenas endósporos das bactérias do gênero Bacillus. O uso de endósporos de bactérias do gênero Bacillus de acordo com a presente invenção viabiliza a preparação de uma formulação única e estável, com tempo de prateleira prolongado e manutenção da atividade dos ativos individuais, capaz de promover um efeito surpreendente no controle de fitonematóides e na promoção do crescimento vegetal.

Além disso, as composições da presente invenção opcionalmente compreendem ainda uma formulação que promove a germinação dos endósporos em formas metabolicamente ativas apenas quando aplicados a campo, onde as bactérias são capazes de desempenharem seus respectivos papeis biológicos sem prejuízos entre as mesmas. Entre esses indutores, a solução apresenta aminoácidos livres, fontes de carbono e metabólitos de origem microbiana, que aceleram a ativação biológica dos endósporos sem depender de fatores estocásticos.

Assim, a presente invenção fornece composições agrícolas compreendendo endósporos de duas ou mais espécies de bactérias do gênero Bacillus e um extrato botânico compreendendo alicina, método de preparação e usos das mesmas, bem como métodos de controle de nematódeos em culturas vegetais e de promoção do crescimento vegetal.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1. Ensaio de compatibilidade de Bacillus velezensis Bacillus amyloliquefaciens em placas de Petri.

Figura 2. Estabilidade entre células de três espécies de Bacillus em suas duas formas, vegetativa e de resistência (endósporos), na presença do extrato botânico de alho após 24 e 48 horas da formulação em mistura.

Figura 3. Efeito nematicida do extrato botânico associado às três espécies de Bacillus, após 24 e 48 horas de exposição dos nematoides.

Figura 4. Efeito sinérgico de Bacillus spp. e extratos botânicos na promoção de crescimento de milho.

Figura 5. Fenótipo de plantas de milho tratadas com Bacillus spp. e extratos botânicos. T1 = controle; T2 = 3 Bacillus spp.; T3 = Extrato Botânico; T4= 3 Bacillus spp. + Extrato Botânico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece uma composição agrícola compreendendo endósporos de duas ou mais espécies de bactéria do gênero Bacillus e um extrato botânico compreendendo alicina. Em um aspecto preferencial, a composição agrícola compreende endósporos de três ou mais espécies de bactéria do gênero Bacillus. Opcionalmente, uma composição agrícola de acordo com a presente invenção compreende ainda componentes que promovem a germinação dos endósporos em formas metabolicamente ativas apenas quando aplicados a campo.

O uso de endósporos de bactérias do gênero Bacillus de acordo com a presente invenção viabiliza a preparação de uma formulação única e estável, com tempo de prateleira prolongado e manutenção da atividade dos ativos individuais. Sendo assim, uma composição agrícola de acordo com a presente invenção apresenta um surpreendente e potencializado efeito nematicida bem como promotor do crescimento vegetal. O efeito nematicida observado é maior que o apresentado pelos componentes separados, células bacterianas e o extrato botânico.

Espécies do gênero Bacillus úteis no contexto da presente invenção compreendem, mas não estão limitadas a B. velezensis, B. amyloliquefaciens, B. thuringiensis, B. megaterium, B. subtilis, B. firmus, Paenibacillus macerans, B. licheniformis. Preferencialmente, espécies de bactéria do gênero Bacillus são selecionadas do grupo consistindo em B. velezensis (Adetomiwa e Olubukola, 2019; Rabbee et al., 2019), B. amyloliquefaciens (Idris et al., 2007; Liu et al., 2013; Xu et al., 2013) e B. thuringiensis (Bravo, Gill, e Soberón, 2007; Sansinenea, 2012; Schúnemann, Knaak and Fiúza, 2014). Como será entendido pelo técnico no assunto, diferentes estirpes das referidas espécies de Bacillus poderão ser empregadas.

Os extratos botânicos são ricos em compostos naturais biologicamente ativos, com enorme potencial de aplicação biotecnológica. Extratos botânicos compreendendo compostos de ação bionematicida, como a alicina, úteis no contexto da presente invenção compreendem, mas não estão limitados a extrato de alho ( Allium sativum ), melaleuca (Melaleuca alternifolia), neem ( Azadirachta indica ), cravo da índia ( Syzygium aromaticum). Preferencialmente, um extrato botânico compreendendo alicina é extraído principalmente dos bulbos de alho (Allium sativum ) por apresentar maior concentração do princípio ativo. Estes compostos bioativos derivam de diferentes processos de extração, a partir de solventes com diferentes polaridades, gerando principalmente extratos alcoólicos, extratos aquosos ou hidrolatos e óleos essenciais. Os principais extratores da alicina são: a água, quando empregados de pronto uso; ou por meio de solventes etanólicos, uma vez que apresentam maior eficiência na extração do princípio ativo. Em ambos os métodos, os extratos são passados por um processo de filtração, e em alguns casos o extrato pode seguir a etapa de concentração da alicina. Um extrato botânico compreendendo alicina de acordo com a presente invenção pode ser obtido pelo método tal como descrito em Zahira et al., 1982; Curtis et al., 2004 e Fujisawa et al., 2008 incorporados aqui em sua totalidade por referência.

Componentes que promovem a germinação dos endósporos em formas metabolicamente ativas apenas quando aplicados a campo no contexto da presente invenção compreendem, mas não estão limitados a fontes de carbono como glicose, sacarose, maltose, melaço de cana, fontes de nitrogénio, incluindo extrato de levedura, peptona bacteriológica, aminoácidos livres, entre eles ácido glutâmico, triptofano e glicina e, por fim, extratos metabólicos de origem microbiana, entre eles os ricos em exopolissacarídeos (EPS). Uma composição da presente invenção pode opcionalmente conter aditivos, ou veículos agricolamente aceitáveis, tais como aditivos para tratamento de sementes e sulco de semeadura, protetores celulares para tanques de pulverização, condicionadores de solo, adjuvantes de caídas, polímeros para recobrimento de sementes, polímeros para recobrimentos de grânulos de adubos químicos ou orgânicos, fertilizantes sólidos, fertilizantes líquidos utilizados em formulações para produtos foliares, ativadores de endósporos, entre outras finalidades.

Uma composição de acordo com a presente invenção pode ser acondicionada em uma embalagem adequada conhecida na técnica. Preferencialmente pode ser utilizada uma bolsa e/ou frascos plásticos sem a necessidade de troca de oxigénio do produto final. O acondicionamento do produto apresentado pela presente invenção dispensa a necessidade de proteção luminosa, por apresentar fotoestabilidade. Preferencialmente, o volume envasado pode conter aproximadamente 1 - 20 L e pode ser estocado em ambientes refrigerados, ou à temperatura ambiente, compreendendo a faixa de aproximadamente 10 - 35°C.

A presente invenção fornece ainda um processo de produção de uma composição agrícola compreendendo as etapas de: (a) fermentação dos cultivos microbianos de duas ou mais espécies do gênero Bacillus ;

(b) imposição de uma modalidade de estresse osmótico durante ou depois do processo de fermentação; e

(c) formulação de uma composição agrícola compreendendo a mistura de células bacterianas com o extrato botânico compreendendo alicina em um mesmo recipiente.

A presente invenção fornece também parâmetros adicionais para fermentação das células de Bacillus, e esporulação celular, tais como parâmetros de pressão, temperatura, oxigenação (volume de ar e agitação) e meios de cultura, possibilitando a obtenção dos endósporos de Bacillus utilizados na preparação de uma composição agrícola de acordo com a presente invenção.

Como será entendido pelo técnico no assunto, diferentes parâmetros de fermentação e composição do meio de cultivo podem ser combinados para a presente invenção.

Em uma modalidade preferencial, de acordo com a presente invenção a fermentação da cultura dos diferentes Bacillus por batelada ocorre por aproximadamente 24 - 168 horas. Em uma modalidade preferencial, o método da presente invenção compreende a expansão sequencial (escalonamento) cultura de Bacillus spp. para inoculação da cultura de fermentação. Preferencialmente, a expansão sequencial é iniciada em volumes de 100 ml_, que serve de inoculo para cerca de 1 L. Esse, por sua vez, são inoculados em cerca de 10 L, que, então, são inoculados em tanques de 180L e que, por fim, são transferidos para reatores contendo cerca de 2000 L.

Em uma modalidade preferencial, as espécies de Bacillus são expandidas em frascos de cerca de 100 ml_ por incubação em agitador orbital a cerca de 80 rpm a cerca de 200 rpm. O tempo de incubação é de preferencialmente cerca de 8 horas a cerca de 24 horas. Preferencialmente, as espécies de Bacillus são então cultivadas em balões de inox contendo cerca de 1 L de meio de cultura. O tempo de incubação é de preferencialmente cerca de 8 a cerca de 48 horas com vazão de ar de cerca de 0,25 Nm 3 /h a cerca de 1,0 Nm 3 /h (=4,16 - 16,67 vvm).

Em uma modalidade preferencial, a vazão de ar dos balões de inox contendo cerca de 10L é, preferencialmente, de cerca de 0,25 a cerca de 1,5 Nm 3 /h (= 0,41 - 2,5 vvm) e o tempo de incubação é de preferencialmente cerca de 8 horas a cerca de 48 horas.

Em uma modalidade preferencial, a temperatura de cultura para multiplicação das três espécies de Bacillus de acordo com a presente invenção é de cerca de 22 °C a cerca de 38 °C.

Em uma modalidade preferencial, diferentes espécies de Bacillus são inoculadas separadamente no processo de escalonamento até os 180L e misturadas nos fermentadores de 2000L conforme descrito para a presente invenção. Para isso, em uma modalidade preferencial, após o cultivo em dois balões de inox de cerca de 1 L, os referidos balões são inoculados em outros dois balões de inox de cerca de 10L e então transferidos em tanques contendo cerca de 180 L de meio de cultura específico para cada microrganismo, com a adição de um balão de inox contendo cerca de 5 L da solução de sais formadoras de endósporos para os Bacillus spp. (Tabela 4), incubadas por cerca de 24 a cerca de 168 horas. A vazão de ar é, preferencialmente, de cerca de 2,0 a cerca de 15,0 Nm 3 /h (= 0,16 - 1 ,25 vvm).

Em uma modalidade preferencial, a etapa de mistura das diferentes espécies Bacillus e extrato botânico compreendendo alicina na concentração cerca de 1% a cerca de 30% é conduzida com temperatura de cerca de 22 °C a cerca de 38 °C. A vazão de ar é de preferencialmente cerca de 1 ,0 Nm 3 /h a cerca de 2,5 Nm 3 /h (= 0,0085 - 0,021 vvm). A pressão é preferencialmente de cerca de 0,5 a cerca de 1 ,2 kgf/cm 3 . A agitação é preferencialmente de cerca de 40 hz a cerca de 45 hz.

Em uma modalidade preferencial, o meio de cultura utilizado para escalonamento da cultura dos três Bacillus e/ou de fermentação para as escalas de 100 ml_, 1L e 10 L está descrito conforme tabela 1.

A formação de endósporos pelas células de Bacillus é induzida pela imposição de uma modalidade de estresse osmótico durante ou depois do processo fermentativo de multiplicação celular. O estresse osmótico é simulado através da adição de uma solução concentrada de sais, composta por 50 a 400 g/L de Ca(N03) 2 , 1 ,0 a 10 g/L de MnCh e 0, 1 a 0,8 g/L de FeS0 4 , que, em combinação, desencadeiam uma série de respostas fisiológicas nas células, resultando na indução da formação dos endósporos. A formação dos endósporos ocorre na fase estacionária do crescimento bacteriano, quando os microrganismos entendem o estresse como uma condição desfavorável à sobrevivência. Isso ocorre ao final da divisão celular, mitose, e compreende as seguintes etapas; replicação do DNA e formação do nucleóide axial, formação do cerne através da concentração de proteínas citoplasmáticas e RNA ao redor do núcleo axial; formação do septo do endósporo pela membrana plasmática; biossíntese de pepetídeoglicanos que são depositados entre a bicamada lipídica compondo uma camada laminar denominada de córtex; deposição de camadas proteicas ao redor do córtex pela célula mãe, impermeabilizando a forma de resistência com a formação da capa de esporo e finaliza o processo. Os endósporos são estruturas de resistência conhecidas para células bacterianas Gram positivas. Utilizando o processo de acordo com a presente invenção, é possível obter esporulação com elevada eficiência, a uma taxa superior a 90% e concentrações acima de 10 8 endósporos/mL, independendo de fatores aleatórios. Preferencialmente, o estresse osmótico é induzido mediante incubação das células em meio contendo uma concentração salina de 1 g/L a cerca de 15 g/L. Preferencialmente, os sais são Ca(N03) 2 , MnCh e FeS0 4 . Mais preferencialmente, é adicionada ao caldo de cultura e/ou fermentação uma solução como descrita na Tabela 4 em proporção de cerca de 1 de solução salina formado de esporos para cerca 36 de caldo de cultura de Bacillus. Preferencialmente, as células são incubadas com a solução salina por cerca de 24 a cerca de 168 horas.

Em uma modalidade alternativa, a presente invenção fornece um produto compreendendo uma composição de acordo com a presente invenção como promotor de crescimento de plantas, especialmente gramíneas.

A presente invenção fornece ainda uso das composições de acordo com a presente invenção para controle de nematódeos e/ou para a promoção do crescimento vegetal em culturas agrícolas. A presente invenção fornece ainda métodos de controle de nematódeos e/ou de promoção do crescimento vegetal em culturas agrícolas compreendendo a aplicação de uma composição de acordo com a presente invenção em culturas agrícolas. Em uma modalidade preferencial, os métodos da presente invenção são aplicados a culturas de gramíneas, preferencialmente milho.

Preferencialmente, uma composição agrícola de acordo com a presente invenção é aplicada em sementes e/ou no sulco de plantio. Os exemplos que se seguem pretendem ilustrar, porém não limitar, a invenção.

EXEMPLOS

Exemplo 1 - Escalonamento da cultura

Espécies de Bacillus são inoculadas separadamente em frascos contendo 100 mL de meio de cultura conforme descrito na Tabela 1 para B. amyloliquefacies e B. velezensis e Tabela 3 para B. thurigiensis, sendo incubados em agitador orbital de 80-200 rpm, à 22-38 ° C por aproximadamente 8-48 horas. A próxima etapa de escalonamento consiste da inoculação de balões de inox contendo 1 L de meio cultura (Tabela 1 e Tabela 3), na qual as espécies são cultivadas separadamente e incubadas por aproximadamente 8 - 48 horas, com vazão de ar 0,25- 1 ,0 Nm 3 /h (=4,16 - 16,67 vvm) e temperatura aproximadamente de 22-38 ° C. Decorrido esse tempo, a cultura é inoculada em balões de inox contendo 10 L de meio de cultura e incubados por aproximadamente 18 - 96 horas, com vazão de ar 0,25 - 1,5 Nm 3 /h (= 0,41 - 2,5 vvm) e temperatura variando de 22-38 ° C.

Decorrido esse tempo, cada cultura contendo dois balões de inox com 10 L de meio de cultura é inoculada em um tanque contendo cerca de 180 L de meio de cultura específico para cada microrganismo, sendo na Tabela 2 meio de cultura específico para os B. amyloliquefaciens e B. velezensis; e na Tabela 3 para o meio de cultura específico para B. thuringiensis com a adição de um balão de inox contendo cerca de 5 L da solução de sais formadoras de endósporos para os Bacillus spp. (Tabela 4) e incubados por aproximadamente 24 -168 horas, com vazão de ar 3 10,0 Nm 3 /h (= 0,25 - 0,83 vvm) e temperatura variando de 22 - 38 ° C.

Tabela 1. Meio de cultura utilizado para o crescimento do B. amyloliquefaciens e B. velezensis até a escala de 10L

Tabela 2. Meio de cultura utilizado para o crescimento dos Bacillus spp. para tanques de 200 L. Tabela 3. Meio de cultura utilizado para o crescimento do B. thuringiensis para tanques de 200 L.

Tabela 4. Solução formadora de esporos para as três espécies de

Bacillus. Exemplo 2 - Mescla de Bacillus e Extrato Botânico em biorreator

Para a mescla dos três diferentes Bacillus e extrato botânico em fermentador de 2000 L, preferencialmente o processo de esterilização utilizando 1400 L de água com antiespumante é realizado por aproximadamente 60 a 120 minutos, a uma temperatura de aproximadamente 121 °C a aproximadamente 130 °C. Preferencialmente, a esterilização é realizada a uma pressão de aproximadamente 1,0 - 2,0 Kgf/cm 2 . A vazão de ar é de preferencialmente cerca de 1 ,0 Nm 3 /h a cerca de 2,5 Nm 3 /h (= 0,0085 - 0,021 vvm). A pressão é preferencialmente de cerca de 1,0 a cerca de 1,2 kgf/cm 3 . A agitação é preferencialmente de cerca de 40 hz a cerca de 45 hz. Preferencialmente, o processo de estabilização, as três espécies de Bacillus contendo cerca de 1 a cerca de 30% de extrato botânico a base de alicina é então inoculada e misturada ao fermentador, preferencialmente cerca de 30 a cerca de 120 minutos. Preferencialmente, o produto final é envasado em galões ou em bolsas, embalagens em que o produto é armazenado e comercializado.

Exemplo 3 - A indução e estabilização de endósporos possibilita (i) a combinação de diferentes espécies de Bacillus (Figura 1) e (ii) a associação destas com extratos botânicos (Figura 2). Quando as células das três espécies de Bacillus, B. amyloliquefaciens, B. velezensis e B. thuringiensis, em suas formas vegetativas foram acrescidas do extrato botânico de alho, ocorreu forte queda na viabilidade de celular, em apenas 24 horas, e, ainda mais acentuado depois de 48 horas. Em contrapartida, quando as células das espécies em suas respectivas formas de resistência foram submetidas às mesmas condições, adição do extrato botânico e tempo de armazenamento, obteve-se grande estabilidade da composição, sem diferenças significativas na concentração e viabilidade das células. A estabilidade e a compatibilidade obtidas no ensaio empregando células esporuladas em mistura com alicina viabiliza a tecnologia para a produção industrial e aplicação agronómica.

Exemplo 4 - A combinação de três espécies de Bacillus e extrato botânico potencializa o efeito nematicida sobre alvos de relevância agrícola Em bioensaios in vitro, avaliou-se a mortalidade de juvenis J2 de nematoides da espécie Meloidogyne javanica, comumente chamado de “nematoides de galhas”, ou root-knot nematode em inglês, sendo considerado ums dos grupos de fitonemtaoides de maior relevância económica no país. Os juvenis do estádio J2 são a forma infectante dos nematoides, ou seja, constiuem a forma móvel e ativa do nematoide que penetram na zona de alongamento celular da raiz e inicia o processo de parasitismo.

Bacillus spp. são reconhecidos por seu potencial nematicida graças a sua capacidade de sintetizar uma ampla gama de antibióticos, polipeptídeos, enzimas hidrolíticas e endotoxinas que interferem no ciclo reprodutivo dos nematoides, e atuam sobre formas adultas e juvenis (Machado et al., 2012). O extrato de alho, por sua vez, possui ingredientes biologicamente ativos dentre os quais se destaca a alicina e polisulfitos, que possuem ação dobre insetos e nematoides, e tem sido utilizado como componente de produtos nematicidade de nova geração (Umetsu e Shirai, 2020).

Todavia, como o técnico no assunto poderá verificar na Figura 3, a combinação das três espécies de Bacillus associadas ao extrato botânico resulta em efeito sinérgico surpreendente, atingindo percentuais de mortalidade superiores aos obtidos pelo uso dos Bacillus spp. e do extrato botânico de forma separada. Tal efeito inesperado pode ser atribuído à combinação e potencialização dos mecanismos de ação evolvidos no antagonismo aos nematoides, de tal sorte que seu efeito é maior do que a soma dos efeitos de cada um dos agentes aplicados isoladamente. Este efeito surpreeendente só foi possível graças à presente invenção, que tornou possível a mistura das três diferentes espécies de Bacillus (em sua forma de endósporo) com o extrato botânico rico em alicina.

Vantajosamente, a invenção atuou sobre as formas móveis do nematoide (J2), que apresentam maior poder de infecção das raízes, detacando o enorme potencial desta tecnologia para o manejo deste grande desafio da agricultura atual.

Exmplo 5 - Além de potencializar o efeito nematicida, a combinação de três espécies de Bacillus e extrato botânico atua sinérgicamente na promoção do crescimento das plantas.

Apesar de existirem indicativos irrefutáveis da ação nematicida do extrato de alho, existem evidências de que algumas concentrações deste extrato botânico podem impactar negativamente no crescimento e microbiota de algumas culturas (Adeleke et al., 2016).

De forma inesperada, a presente invenção, que é constituída da combinação de três espécies de Bacillus e extrato de alho, proporcionou promoção de crescimento de plantas, como pode ser verificado nas figuras 4 e 5. Assim como observado para o efeito nematicida, foi verificada ação sinérgica dos componentes da presente inovação, de modo que seu efeito é maior do que a soma dos efeitos de cada um dos agentes aplicados isoladamente.

REFERÊNCIAS

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