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Agentes biológicos, interações da natureza levadas para a agricultura moderna

Os agentes biológicos são uma forma de levar para ambientes agrícolas o equilíbrio populacional entre as diferentes espécies de organismos vivos. Mantendo o crescimento da produção de alimentos e reduzindo a dependência exclusiva por defensivos químicos.

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As descobertas e estudos com agentes biológicos abrem novas perspectivas para enfrentar os desafios de uma produção agrícola mais sustentável.

A natureza dos agentes biológicos

Os agentes biológicos são representados pelos microrganismos e macro-organismos que suprimem o desenvolvimento de organismos vivos considerados pragas ou que causam doenças em plantas. Por isso, são considerados organismos benéficos à produção agrícola. 

Além de estarem presentes na natureza, os agentes biológicos podem ser encontrados como ativos biológicos em defensivos agrícolas, os chamados bioinsumos. Nesse caso os micro e macro-organismos podem ser incorporados na formulação do produto ou fazendo parte de uma tecnologia que melhora a sua entrega precisamente onde se encontra o alvo biológico.

Para ficar mais claro quais são os agentes biológicos veja a figura e conheça algumas das classes já utilizadas na agricultura: 

Agentes biológicos utilizados na agricultura

Essas classes podem ainda ser agrupadas de acordo com a forma com que atuam no controle populacional de pragas e doenças no campo. Os principais grupos são:

Agentes biológicos

Os agentes biológicos, sejam eles patógenos, predadores, parasitas, antagonistas, promotores de crescimento, atuam sobre as populações de suas presas ou hospedeiros, prestando um serviço de controle biológico

Agentes biológicos – predadores

A predação é um comportamento fácil de ser observado e compreendido. De fato, existem relatos de sua adoção há mais de 3 mil anos. Agricultores chineses comercializavam ninhos de papel de formigas que eram colocados em laranjeiras para controlar a infestação de insetos. 

São considerados predadores aqueles organismos que na natureza apresentam comportamento predatório em diferentes estágios de vida. O predador necessita consumir uma determinada quantidade de presas para se desenvolver até a fase adulta, na qual irá continuar se alimentando do mesmo organismo. 

Um exemplo é a joaninha, que pode chegar a se alimentar de até 1000 pulgões durante todo o seu ciclo de vida. O comportamento predatório pode ocorrer tanto sobre os adultos como também de larvas, ninfas, pupas e ovos. As ordens mais importantes as quais os predadores pertencem são:

Agentes biológicos – parasitas

Os parasitas, diferentemente dos predadores, necessitam de um hospedeiro no qual se desenvolvem, completam seu ciclo e, usualmente, o matam antes dele chegar na fase reprodutiva.

Esses organismos demoraram um pouco mais para serem identificados, a descrição correta do ciclo de vida de um parasitoide ocorreu no século XVIII, também por chineses. 

São representados, principalmente, por insetos da ordem Hemiptera e em sua grande maioria, apresentam o comportamento parasitário durante o estágio larval. A vida livre quando adultos ajuda na sua dispersão e eficiência em controlar alvos biológicos.

Esses agentes biológicos são muitas vezes mais específicos e ativos na busca por seus hospedeiros, podendo atacar em diferentes estágios de desenvolvimento de um organismo, como seus ovos, larvas e até a fase adulta. 

Um exemplo de utilização de insetos parasitoides em culturas pode ser observado em citros no controle do psilídeo (Diaphorina citri) inseto transmissor da bactéria responsável pela doença mais destrutiva dessa cultura, o greening.

Para o controle biológico do greening tem sido desenvolvidas novas estratégias a partir da vespa Tamarixia radiata. Esse macro-organismo parasita é específico para o inseto-alvo e utiliza as ninfas do psilídeo, fase antes do inseto se tornar adulto para se reproduzir, levando seu hospedeiro à morte. Cada vespa é capaz de eliminar até 400 ninfas de psilídeo.

Agentes biológicos – patógenos

O grupo dos entomopatógenos é composto por muitas espécies de fungos, bactérias, vírus e nematoides considerados patogênicos, ou seja, agentes biológicos capazes de causar doenças a um alvo biológico.

Não é difícil de se imaginar que, uma vez que todo organismo vivo é susceptível a pelo menos um organismo patogênico, o arsenal desse grupo de agentes biológicos se torna bastante grande.  

No entanto, o primeiro agente biológico patogênico a ter a sua natureza infecciosa demonstrada experimentalmente foi o fungo Beauveria bassiana em 1835. Quase cinquenta anos depois, um pesquisador russo desenvolveu uma forma de escalonar a produção massal de esporos de outro fungo (Metarhizium anisopliae) e utilizava esse “produto” para controlar um inseto praga de beterraba, obtendo até 80% de controle.

Ambos os fungos são bastante utilizados até os dias de hoje. No entanto, fazem parte de modernos produtos biológicos que apresentam em sua formulação, milhares de esporos (estruturas de reprodução). Esses esporos, quando  liberados no ambiente, entram em contato com insetos praga e independentemente do seu estágio de vida (ovo, larva, pupa, ninfa ou adulto). Com isso, germinam na superfície do organismo, colonizando-o e levando-o à morte.

Outro exemplo é a bactéria Bacillus thurigiensis, um patógeno capaz de infectar um grande número de larvas de diferentes insetos, ou seja, um entomopatógeno. Essa bactéria libera proteínas que causa toxicidade no intestino de larvas jovens, levando-a à morte. 

Agentes biológicos – antagonistas e promotores de crescimento

São considerados antagonistas aqueles agentes biológicos que suprimem o desenvolvimento de organismos que causam doenças nas plantas ou competem por espaço físico, água, luz e nutrientes. Já os promotores de crescimento são aqueles que liberam compostos no solo ou interagem diretamente com partes da planta induzindo resistência e promovendo o desenvolvimento da planta. 

Esses agentes biológicos são, em sua maioria, microrganismos (fungos e bactérias) que colonizam o solo (saprofíticos), tecidos internos das plantas (endofíticos), superfícies vegetais e de outros fungos. A utilização desses inimigos naturais em plantas foi proposta pela primeira vez em meados da década de 1920 para controlar uma doença de batata causada por uma bactéria.

Naquela época os pesquisadores entenderam que agentes biológicos presentes na adubação verde eram os responsáveis por diminuir a patogenicidade da bactéria que acometia as plantações de batata. Futuramente, identificou-se o inimigo natural – uma bactéria saprofítica (Streptomyces praecox) era a responsável por essa ação inibitória.

Alguns agentes biológicos ainda são capazes de promover o crescimento das plantas, efeito que é observado na germinação de sementes, enraizamento, brotação, crescimento de ramos e até mesmo no aumento do rendimento da lavoura. Por muito tempo considerou-se promotores de crescimento apenas bactérias colonizadoras de raiz mas, atualmente bactérias endofíticas e alguns fungos como os do gênero Trichoderma spp., já fazem parte desse grupo.

Esses microrganismos exercem um efeito direto no crescimento das plantas pela produção de metabólitos, disponibilização de compostos orgânicos e inorgânicos, fixação de nitrogênio, além da síntese de compostos voláteis que afetam as rotas de sinalização na planta, favorecendo o seu desenvolvimento.

Por exemplo, o fungo Trichoderma asperellum pode ser usado de forma preventiva em algumas culturas, pois é capaz de parasitar estruturas de reprodução de um fungo que causa doenças. Além disso, esse agente biológico é capaz de colonizar a raiz das plantas, levando ao fortalecimento do sistema de defesa e do seu crescimento.

A versatilidade de um agente biológico

O gênero Trichoderma spp. é um ótimo exemplo de versatilidade de um agente biológico, não por acaso é um dos microrganismos mais estudados e utilizados no biocontrole de pragas e doenças das lavouras. 

Os estudos tem revelado que os mecanismos de ação desse organismo em relação ao alvo biológico, permite que ele seja classificado como: 

Essas características são observadas em certas linhagens de Trichoderma spp. capazes de parasitar fungos (patógenos de plantas) habitantes do solo e, também, de produzirem antibióticos e enzimas degradadoras de paredes desses patógenos. Muitas dessas linhagens são, ainda, hábeis competidoras por recursos naturais da rizosfera.

Além disso, algumas espécies de Trichoderma spp. também podem promover o crescimento do sistema radicular, favorecendo a solubilização de nutrientes e tolerância a estresses abióticos e ativando os mecanismos de defesa da planta, o que induz o desenvolvimento de resistência contra patógenos.

A contribuição dos agentes biológicos 

Os agentes biológicos têm sido utilizados na agricultura brasileira há muitos anos e é nela que encontramos alguns dos mais eficientes controle de pragas, realizado por inimigos naturais.

Afinal, as culturas de maior expressão que utilizam o controle biológico no Brasil são justamente as lavoras de soja e cana-de-açúcar, plantações de grande importância econômica para o Brasil e cultivadas em mais de 35 milhões de hectares (soja) e mais de 9 milhões de hectares no caso da cana. 

O controle das duas principais pragas (Diatraea saccharalis e Mahanarva fimbriolata) da cana- de-açúcar é realizado, em pelo menos metade da área plantada, por dois insetos parasitóides (Cotesia flavipes e Trichogramma galloi) e um fungo entomopatogênico, o Metarhizium anisopliae.

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Na cultura da soja, os agentes biológicos têm sido empregados desde a década de 1980, quando o Baculovirus anticarsia passou a ser utilizado no controle da lagarta da soja, Anticarsia gemmatalis. O desenvolvimento e a formulação de produtos biológicos a partir desse vírus entomopatogênico, fez com que esse inimigo natural passasse a ser utilizado em mais de 1,2 milhão de hectares no final da década de 1990.

Atualmente existem muitos outros agentes biológicos que podem ser utilizados na cultura da soja para o controle de diferentes pragas. Como por exemplo a bactéria Pasteuria nishizawae para o controle do nematoide-do-cisto-da-soja. 

O inseto Trichogramma pretiosum e a bactéria Bacillus thuringiensis além de auxiliar o baculovírus no controle da Anticarsia gemmatalis também apresentam efeito contra a lagarta Spodoptera frugiperda, uma importante praga que também afeta as lavouras de milho.

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Os agentes biológicos também são de extrema importância na fase de pós colheita. Produtos biológicos desenvolvidos a partir de microrganismos antagonistas, incluindo leveduras, fungos filamentosos e bactérias, são utilizados diretamente na superfície de frutos, raízes e tubérculos colhidos. Protegendo esses alimentos contra doenças que podem ser desenvolvidas durante o processo de armazenagem e transporte.

Alguns dos agentes encontrados nesses produtos são as bactérias Bacillus pumilus e Bacillus amyloliquefaciens para o controle da podridão-cinzenta em diversos produtos como: abacate, batata, cenoura, laranja, tomate e uva. Esses microrganismos também são eficientes na proteção da maçã contra um fungo que causa a podridão denominada olho de boi. 

Conheça os agentes biológicos registrados no Brasil. 

Agentes biológicos registrados no Brasil

Além de serem eficientes no controle de pragas e doenças, os agentes biológicos auxiliam na redução do uso de defensivos químicos. Fato que favorece não só a preservação do agroecossistema como diminui a chance de presença de resíduos químicos nos alimentos.

Resíduos biológicos

A produção de agentes biológicos sempre deve seguir padrões de pesquisa e desenvolvimento, sendo realizada em laboratórios devidamente equipados e com profissionais capacitados. Esses procedimentos, aliados ao usos correto, garantem a qualidade e eficiência dos produtos biológicos. 

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O futuro dos agentes biológicos

A incorporação dos agentes biológicos em tecnologias inovadoras de defensivos biológicos tem resultado em ótimos resultados no controle de pragas e doenças de plantas, favorecendo uma agricultura sustentável.

A sofisticação desses produtos ainda está longe de terminar e as agrotechs e startups estão na linha de frente, dispostas a transformar o enorme volume de estudos sobre controle biológico desenvolvidos no Brasil em soluções para os problemas causados pelas pragas e doenças na lavoura.

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Cada vez mais os agentes biológicos incorporam tecnologias inovadoras, como big data, inteligência artificial, manipulação genômica e práticas de controle biológico de forma integrada a outras ferramentas.

Dessa forma, a agricultura brasileira continua se renovando e contribuindo para uma produção de alimentos segura e sustentável. 

Principal fonte:

Fontes, E. M. G. e Valadares-Inglis, M. C. Controle biológico de pragas da agricultura. 1. ed. Brasília: Embrapa, 2020.