Potencial biotecnológico de estirpes bacterianas endofíticas no algodoeiro

Abstract

As bactérias endofíticas são microrganismos capazes de promover o crescimento vegetal por meio de mecanismos diretos e indiretos. O algodoeiro (Gossypium hirsutum L.), uma das principais commodities agrícolas mundiais e cultura estratégica para o Brasil, apresenta elevada dependência de fertilizantes, tornando a prospecção de bactérias promotoras de crescimento vegetal (BPCV) uma alternativa relevante para aumento da eficiência agronômica. Este estudo teve como objetivo isolar bactérias endofíticas de raízes de algodoeiro cultivado em área comercial em Sapezal, MT, e avaliar seu potencial biotecnológico na promoção de crescimento inicial sob condição de 50 % do nitrogênio recomendado. Foram obtidas 221 estirpes a partir de três cultivares comerciais, utilizando diferentes meios seletivos. As estirpes foram avaliadas quanto à fixação biológica de nitrogênio (FBN) em vida livre, produção de ácido indolacético (AIA), solubilização de fosfato tricálcico (Ca3(PO4)2) e de silicato de potássio (K2SiO4), além da promoção de crescimento in vitro. Do total, 35,3 % apresentaram crescimento em meio NFb, 21,7 % solubilizaram Ca3(PO4)2, 28,9 % solubilizaram K2SiO4 e 10,9 % produziram AIA ≥ 10 μg.mL⁻¹. A caracterização molecular indicou elevada diversidade genética entre as estirpes, contribuindo para a identificação de isolados funcionalmente distintos. Estirpes multifuncionais foram identificadas, com destaque para aquelas capazes de combinar solubilização de nutrientes e fixação biológica de nitrogênio. A análise multivariada evidenciou estirpes com maior eficiência no acúmulo de biomassa sob nitrogênio reduzido in vitro, apresentando desempenho equivalente ou superior aos controles. Os resultados demonstram que estirpes endofíticas nativas do algodoeiro apresentam elevado potencial funcional e biotecnológico, sendo candidatas promissoras para o desenvolvimento de inoculantes voltados à redução do uso de fertilizantes nitrogenados, contribuindo para maior eficiência no uso do nutriente na cultura.

Endophytic bacteria are microorganisms capable of promoting plant growth through direct and indirect mechanisms. Cotton (Gossypium hirsutum L.), one of the main global agricultural commodities and a strategic crop for Brazil, exhibits a high dependence on fertilizers, making the prospecting of plant growth-promoting bacteria (PGPB) a relevant alternative to increase agronomic efficiency. This study aimed to isolate endophytic bacteria from roots of cotton plants cultivated in a commercial field in Sapezal, MT, and to evaluate their biotechnological potential in promoting early plant growth under a condition of 50% of the recommended nitrogen level. A total of 221 strains were obtained from three commercial cultivars using different selective media. The strains were evaluated for free-living biological nitrogen fixation (BNF), indole-3-acetic acid (IAA) production, solubilization of tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2) and potassium silicate (K2SiO4), as well as for in vitro plant growth promotion. Among the isolates, 35.3% showed growth in NFb medium, 21.7% solubilized Ca3(PO4)2, 28.9% solubilized K2SiO4, and 10.9% produced IAA ≥ 10 μg mL⁻¹. Molecular characterization indicated high genetic diversity among the strains, contributing to the identification of functionally distinct isolates. Multifunctional strains were identified, particularly those capable of combining nutrient solubilization and biological nitrogen fixation. Multivariate analysis highlighted strains with greater efficiency in biomass accumulation under reduced nitrogen conditions in vitro, showing performance equivalent to or higher than the controls. The results demonstrate that native endophytic strains from cotton exhibit high functional and biotechnological potential, representing promising candidates for the development of inoculants aimed at reducing nitrogen fertilizer use and improving nutrient use efficiency in the crop.