As perdas causadas pelos diversos fitopatógenos, promovem um forte impacto econômico na produção agrícola. Estes agentes patogênicos, fungos, bactérias, vírus e ou nematoides, podem causar danos nos processos bioquímicos, fisiológicos e morfológicos das plantas, reduzindo estande, afetando o sistema radicular, condutor e fotossintético, além de alterarem o aproveitamento de substâncias fotossintetizadas, que afetará a produtividade final das culturas.

As doenças podem ser controladas utilizando os métodos químico, genético, cultural, físico e biológico. O controle químico de fitopatógenos é o mais amplamente utilizado em função da eficiência e da economia, assegurando altas produtividades e qualidade final do produto agrícola.

O controle genético, outra ferramenta muito empregada, representa um método eficiente e com menores efeitos deletérios que o químico, porém também é passível de quebra de resistência pela utilização inadequada, assim como o químico.

Apesar da importância, os métodos químico e genético não devem ser considerados como alternativas exclusivas no controle de doenças de plantas, mas sim, empregados dentro de um sistema de manejo integrado, no qual seja considerada a adoção de outras medidas de controle, como o cultural e o biológico. 

Controle biológico de doenças de plantas

O controle biológico de doenças de plantas consiste na redução de inóculo ou das atividades determinantes da doença provocadas por um patógeno, realizada por um ou mais organismos, que não o homem (COOK; BAKER, 1983, AGRIOS, 2005). Desse modo, qualquer influência danosa de um microrganismo no desenvolvimento do patógeno, resulta no controle biológico da doença.

Devido a ação do microrganismo contra o patógeno, os agentes de controle biológico são denominados microrganismos antagonistas. A pesquisa e adoção do controle biológico de doenças de plantas aumenta a cada ano, principalmente para fitonematoides (Meloidogyne spp. e Pratylenchus spp.) e mofo branco (Sclerotinia sclerotiorum) na soja (Medeiros et al., 2018).

No Brasil, o primeiro produto biológico para controle de doenças de plantas foi registrado em 2008 e a cada ano, aumenta o número de registros (AGROFIT, 2018). Atualmente, existem várias empresas de biocontrole com produtos eficientes instaladas no Brasil. Muitas apresentam agentes de boa qualidade e preço acessível, outras em fase de regularização governamental junto ao Ministério da Agricultura (MAPA).

Somado a isso, mudanças na pesquisa e na legislação do controle biológico de doenças no Brasil estão evoluindo para uma melhor conexão da pesquisa com aplicabilidade no campo e garantia de qualidade (ABCBio, 2018). Buscar produtos registrados no MAPA como biodefensivos e confirmar sua eficiência com pesquisa são pontos fundamentais na escolha de compra.

Atualmente, o mercado de controle biológico tem sofrido o chamado “desvio de uso”, quando um produto registrado como fertilizante, é vendido/divulgado como biodefensivo. Os registros são distintos e o fato merece atenção.

Agentes de controle biológico de doenças de plantas e seus principais alvos

O crescimento da busca de novos agentes de biocontrole nos últimos anos deve-se aos avanços em pesquisas genéticas combinadas com trabalhos práticos (CHENTHAMARA e DRUZHININA, 2016).

Apesar de vários grupos apresentarem atividades antagônicas como vírus, protozoários e nematoides de vida livre, a maioria dos estudos ainda leva em consideração poucos grupos de microrganismos como antagonistas de patógenos de plantas (MEDEIROS et al., 2018). A maioria dos produtos comerciais registrados em todo mundo apresentam fungos e bactérias como agente de controle de doença de plantas.

Além disso, parte desses agentes já são também utilizados como agentes biológicos de pragas nas lavouras. Isso se deve ao sucesso, ao longo dos anos, da aplicação de alguns gêneros, como o Trichoderma e o Bacillus, contra vários patógenos e pragas de importantes culturas no mundo todo. No entanto, outros fungos e bactérias apresentam atividade significante contra importantes patógenos de plantas, chamando a atenção de empresas e pesquisadores.

O gênero Trichoderma spp., apresenta os maiores casos de sucesso tanto nas áreas de pesquisa quanto na aplicação no campo e dominam no número de produtos registrados. Esse gênero atua principalmente contra fungos de solos e nematoides. As principais espécies estudadas no controle de doenças de plantas são T. harzianum, T. asperellum, T. virens e T. atroviride (MEDEIROS, et al., 2010).

No Brasil, o uso de produtos registrados a base Trichoderma levou à uma redução no número de aplicações de fungicidas químicos em muitas culturas. A redução da incidência de mofo branco em cultivos de soja, feijão e algodão pode ser obtida com aplicação de Trichoderma. No plantio direto, os restos culturais propiciam condições ótimas para colonização dos escleródios pelo agente de controle (POMELLA; RIBERO, 2009).

Além do gênero Trichoderma, o fungo Clonostachys rosea é um dos principais agentes estudados para o controle biológico, podendo controlar diversos patógenos como S. sclerotiorum, Verticillium dahliae e Botrytis spp., além de efeitos contra nematoides. Produtos à base de C. rosea são empregados em alguns países no controle de Rhizoctonia solani (TRAQUAIR, 2013).

Vários fungos vêm apresentando a capacidade de reduzir inóculos de fitonematoides no solo. Muitas espécies são conhecidas como parasitas de ovos ou predadores. O fungo Purpureocillium lilacinum é um parasita de ovos e cistos com pouca especificidade de hospedeiros, além de atuar contra outros fungos (GOETTEL et al., 2001). Outro colonizador de ovos de nematoides é o fungo Pochonia chlamydosporia capaz de sobreviver na ausência do hospedeiro, pela formação de clamidósporos, sendo eficiente particularmente contra o nematoide de galhas e de cistos.

Isolados de Aspergillus flavus não produtores de aflatoxina podem também ser usados no controle biológico em grãos na pós-colheita. Os principais gêneros de bactérias estudadas como antagonistas a fitopatógenos são Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium, Pasteuria e Enterobacter.

O gênero Bacillus é um dos gêneros mais estudados e aplicados no controle biológico, tanto na parte aérea quanto no solo. A maioria dos produtos bacterianos registrados no Brasil para o controle de doenças de plantas são a base de Bacillus.

O fato de apresentarem vários mecanismos de ação envolvidos no antagonismo a fungos, bactérias e nematoides e a formação de estruturas de resistência – endósporos - fazem desse gênero um dos preferidos na formulação de produtos biológicos.

Quando as sementes são tratadas com produtos à base de Bacillus podem colonizar as raízes e protegê-las contra infecções transmitidas pelo solo, além de algumas cepas promoverem crescimento de plantas. Muitos isolados de B. subtilis e B. amyloliquefaciens já foram estudados em várias culturas e têm mostrado efeitos na proteção contra patógenos no solo, frutos em pós-colheita e parte aérea (CHEN et al., 2013; MONTESINOS et al., 2015).

O isolado B. amyloliquefaciens BV 03 testado em campo por dois anos nas culturas do milho e da soja promoveu a redução de até 80% da população do nematoide das lesões, o P. brachyurus (dados em fase de publicação). A adição de fontes de carbono no tratamento de sementes potencializa a ação dos biodefensivos contra fitopatógenos, além de promover crescimento das plantas. Sementes de soja tratadas com extrato de alga (Bionenergy®) associado com B. amyloliquefaciens BV03 ocasionou significativo incremento na velocidade de germinação e de produção de massa da parte aérea (Figura 1).

Bactérias fluorescentes como Pseudomonas fluorescens têm sido relatadas suprimindo muitas doenças de solo como damping-off em algodão causado por Pythium ultimum e Rhizoctonia solani, murchas causadas por Fusarium oxysporum em plantas ornamentais e na promoção de crescimento em plantas de batata (WELLER, 2007). O gênero Pasteuria spp. é conhecido por infectar juvenis de nematoides no solo com grande êxito.

No entanto, são parasitas obrigatórios e dependem da presença e do movimento do nematoide para se desenvolver. A P. penetrans aderese ao corpo dos juvenis de Meloidogyne spp. presentes no solo e previne a produção de ovos, impedindo a formação de novos nematoides.

Cuidados no uso e armazenamento de produtos biológicos.

Embora a utilização de produtos biológicos apresente vários benefícios, existem ainda limitações à sua aplicação. Por serem geralmente organismos vivos presentes nesses produtos, pode ocorrer a perda da estabilidade devido ao armazenamento inadequado antes da aplicação, assim como a redução do material ativo e a rápida degradação desse material no alvo após aplicação (BURGES; JONES, 1998).

Esses limitantes podem ser superados por meio da produção de forma apropriada (quase sempre aumentando o tempo de prateleira), formulação adequada, armazenamento recomendado e aplicação de maneira correta. Quanto ao ambiente, recomenda-se que as aplicações aconteçam com baixa radiação solar, temperaturas amenas e alta umidade relativa do ar. Estes fatores são atendidos em dias nublados ou em finais de tarde. O sucesso do manejo também dependerá do preparo correto com adjuvantes e solventes recomendados na bula, além da mistura adequada nos tanques.

Os produtos devem ser misturados com fonte de água limpa sem contaminantes ou metais pesados e de preferência aplicados logo em seguida a preparação, para não ocorrer degradação do princípio biológico. Para a aplicação, seguir as doses recomendadas na bula é de fundamental importância. Sub doses poderão ter resultados abaixo do esperado ou não funcionarem. Altas doses podem ocasionar travamento nas plantas, afetando seu desenvolvimento e, consequentemente, séria perda de produtividade.

Existem quatro formas principais de aplicação de bioprodutos para controle de doenças de plantas: via tratamento de sementes, via sulco de plantio, pulverização de parte aérea e via água de irrigação (MEDEIROS et al., 2018). Para doenças de solo, o tratamento de sementes é a forma de aplicação mais indicada. Muitas vezes, a semente já é entregue com o tratamento com fungicida químico e empresas que possuem produtos a base de antagonistas compatíveis com fungicidas já aplicam o agente biológico juntamente ao químico.

Observar a compatibilidade do agente de biocontrole com os tratamentos aplicados na semente e demais produtos da calda de aplicação são fundamentais para o sucesso da técnica. Já para doenças foliares como manchas foliares, a pulverização da parte aérea é a forma mais importante de controle.

Desse modo, para não existir interferência no desenvolvimento do agente biológico na parte aérea devem atender as condições ambientais apropriadas e, tal como no tratamento de sementes, serem compatíveis com outros defensivos.

Exploração da promoção de crescimento na atenuação de injúrias causadas por herbicidas

Como abordado anteriormente, o controle biológico não traz como único benefício o controle dos fitopatógenos, o que por si só já consiste em grande motivo para inserir esta ferramenta no manejo integrado de doenças.

Para determinados cepas/isolados utilizados no controle biológico, há também a promoção de crescimento das plantas cultivadas, visualizando melhor desenvolvimento das plantas tratadas com estes microrganismos em relação àquelas onde não foram utilizados agentes de biocontrole (COMPANT et al., 2010). Neste sentido, plantas mais vigorosas podem apresentar maior tolerância à estresses.

Entre os fatores que influenciam no desenvolvimento das plantas cultivadas, lista-se a interferência imposta pelas plantas daninhas, as quais podem afetar de maneira pronunciada a produtividade das culturas. Em trabalho recente desenvolvido por pesquisadores da EMBRAPA Soja, foi estimado que o custo anual da resistência de plantas daninhas a herbicidas no Brasil, levando-se em consideração apenas o sistema de produção de soja, pode atingir o total de R$ 9 bilhões (ADEGAS et al., 2017).

Para reduzir os prejuízos provocados pela interferência das plantas daninhas, o método de controle mais amplamente empregado nos sistemas de produção de grãos brasileiros é o químico, no qual se utiliza herbicidas seletivos para proceder ao manejo da comunidade infestante. Para que um herbicida seja registrado, são realizados uma série de estudos acerca de seletividade que o mesmo apresenta, no qual a molécula deve promover o controle de plantas daninhas, sem ocasionar danos ao desenvolvimento e produtividade da cultura na qual este será posicionado.

Apesar disto, em determinadas condições edafoclimáticas (compactação do solo, períodos de estiagem, entre outros), dependendo do estádio de desenvolvimento da planta, ou até mesmo da cultivar empregada na semeadura, pode haver tolerância diferencial da cultura em relação à aplicação do herbicida, comportamento o qual é conhecido por seletividade marginal.

Nestas situações, a utilização do herbicida pode causar reduções na produtividade devido a sua baixa seletividade. Com o intuito de atenuar os efeitos negativos provocados pelos herbicidas, uma das possibilidades que vem sendo amplamente estudadas está relacionada ao uso de produtos que conferem melhor desenvolvimento vegetativo às plantas (ZOBIOLE et al., 2010a).

Em geral, os produtos que têm sido mais utilizados com este propósito estão relacionados aos fertilizantes foliares, mas outras possibilidades incluem o uso de bioestimulantes e aminoácidos (ZOBIOLE et al., 2010a; CONSTANTIN et al., 2016; MATYSIAK et al., 2018).

Para a exemplificação de como um produto aplicado de forma exógena pode atenuar o efeito deletério provocado por determinado tratamento herbicida, destaca-se a utilização de glyphosate em cultivares de soja que apresentam tolerância a este princípio ativo (RR®). Devido à ação quelante que o referido herbicida apresenta, a utilização do glyphosate em materiais de soja RR® pode induzir a deficiência de alguns micronutrientes, em especial manganês, ferro, cobre e zinco (SERRA et al., 2011).

Neste contexto, a aplicação foliar de produtos à base destes micronutrientes pode proporcionar incremento nos teores foliares, evitando que as plantas de soja expressem os sintomas de deficiência (GORDON, 2007), fator nutricional que se não manejado adequadamente, pode acarretar em perdas de rendimento.

Ainda no contexto da soja tolerante ao glyphosate, já foi relatado que o uso de produtos à base de aminoácidos (isoleucina, fenilalanina, triptofano, tirosina, valina, entre outros), pode amenizar os efeitos indesejáveis desse herbicida nas cultivares de soja RR® (ZOBIOLE et al., 2010a).

No âmbito de atenuar os efeitos provocados pela baixa seletividade de determinados princípios ativos às culturas, torna-se necessário a realização de estudos sobre o uso de microrganismos promotores de crescimento em plantas na prevenção de injúrias causadas por herbicidas.

Como contextualização do potencial de exploração dos produtos utilizados no controle biológico com este intuito, destaca-se que em trabalho realizado por Asari et al. (2017), foi visualizado maior desenvolvimento do sistema radicular e melhor arquitetura das plantas que tiveram as sementes tratadas com Bacillus amyloliquefaciens em relação às que não foram submetidas ao tratamento com este microrganismo.

Um dos mecanismos de detoxificação de herbicidas pelas plantas está relacionado à metabolização destes produtos em compostos inativos, mecanismo que apresenta elevada demanda hídrica para ser exercido pelas plantas (ZOBIOLE et al., 2010b). Neste sentido, plantas com sistema radicular mais robusto poderão explorar maior volume de solo para absorção de água, auxiliando o processo de detoxificação de herbicidas nas situações em que estes produtos foram aplicados sobre plantas submetidas à déficit hídrico.

Dentro do metabolismo secundário das plantas, uma das fontes de alteração ocorre devido a aplicação de herbicidas, visto que muitos destes atuam sobre enzimas que fazem parte de rotas metabólicas que dão origem a aminoácidos essenciais (ROCKENBACH et al., 2018).

Nestas situações, compostos que poderiam auxiliar às plantas a superar estresses podem ser produzidos em menor quantidade, deixando estas com potencial limitado de recuperação das condições adversas as quais estão submetidas. Para atenuar este efeito dos herbicidas sobre o metabolismo secundário de plantas, o uso de B. amyloliquefaciens pode consistir em alternativa, uma vez que já foi relatado que plantas tratadas com este microrganismo apresentam potencial para maior produção de metabólitos secundários (CHEN et al., 2007).

Por fim, a promoção de crescimento proporcionada por microrganismos utilizados no controle biológico, também pode trazer outros benefícios relacionados ao manejo de plantas daninhas. Brandão Filho et al. (2018) demonstraram que o tratamento de sementes de soja com produto à base de B. amyloliquefaciens promoveu incrementos no estande, altura, sistema radicular, parte aérea e produtividade da soja.

Lavouras com estabelecimento inicial vigoroso, apresentam o fechamento das entrelinhas precoce, fato que beneficia o controle da comunidade infestante devido ao sombreamento exercido pelo dossel das plantas.

Indução de resistência induzida de plantas à fitopatógenos por agentes de biocontrole

No curso de seu desenvolvimento, as plantas cultivadas, grandes culturas, oleícolas e frutíferas precisam enfrentar uma ampla gama de agentes patogênicos que incluem os vírus, bactérias, fungos, oomicetos e nematoides.

Para isto elas utilizam estratégias de proteção, tais como a lignificação de paredes celulares e produção de compostos antimicrobianos que são capazes de restringir ou atrasar a maioria das tentativas de invasões por fitopatógenos, durante o processo de infecção e/ou colonização.

A resistência de plantas à patógenos pode ser acionada por diversos elicitores (estrutura ou subprodutos de microrganismos não patogênicos e patogênico e/ ou moléculas de origem vegetal e mineral). Os gêneros de microrganismos Bacillus e Trichoderma têm sido usados para o biocontrole de diversas doenças de plantas, assim como para aumentar a produtividade de culturas (BETTIOL; MORANDI, 2009).

A translocação de sinal, mais uma vantagem do método de indução de resistência, ocorrem nos tecidos, mesmo não tratados, estimulando este a estarem alertas para chegada dos fitopatógeno. Solino et al. (2016) verificaram que subprodutos de fungos sapróbios ativaram mecanismo de resistência em tecidos não tratados, confirmando o efeito sistêmico de alguns indutores.

O intervalo de tempo entre a aplicação do elicitor e a posterior exposição da planta ao patógeno,bem como, conhecer a fisiologia do parasitismo envolvido são fatores a serem considerados, pois definirá o sucesso do método.

Isto porque as mudanças específicas no metabolismo, que envolvem a síntese e/ou acúmulo de substâncias importantes denominada de respostas bioquímicas. Estas são rápidas, se iniciam logo após a aplicação do agente elicitor e podem se estender por dias e horas após o tratamento, dependendo da interação elicitor-planta.

Antes mesmo de se encerrar a resposta bioquímica, mudanças morfológicas do tecido estarão em construção, como o aumento da espessura e fortalecimento de parede celular por meio da incorporação de hidroxiprolina e tirosina, além de acumular compostos fenólicos nos tecidos. Assim, o agente causador de doença na planta terá maior dificuldade para estabelecer o sítio de infecção e, mesmo tendo êxito, a colonização será mais lenta, de forma que a severidade dos sintomas seja menor.

Para o sucesso do controle da doença e econômico da produção da cultura alvo, o momento da aplicação, bem como o número de aplicações deve ser conhecido e respeitado, pois o manejo inadequado pode afetar o crescimento dos tecidos, além de interferir na floração e produção. Kuhn (2007) verificou que aplicação de B. cereus promoveu controle de Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli e S. sclerotiorum, ativando mecanismos de resistência sem interferir na produtividade e melhorando a qualidade de produção da cultura.

A concentração da fitoalexina gliceolina em cotilédones de soja, importante mecanismo de defesa da soja contra patógenos, aumentou de acordo com a concentração das doses de B. subtilis BV02. A concentração 4% de B. subtilis BV02 promoveu 237% e 311% mais acúmulo de gliceolina em cotilédones de soja que a água destilada (testemunha) e ASM (padrão), respectivamente (Figura 2) (CAMPOS et al., 2018).

Outro fator a ser considerar é o amplo espectro de ação que a resposta de defesa da planta pode produzir em resposta a um determinado elicitor e respostas específica. Pode fazer uma analogia com os princípios ativos dos produtos químicos de ação multissítios e sítios específicos, onde a concentração, época de aplicação, intervalo de aplicação e patógenos alvos devem ser conhecido e fornecidos nas bulas, os indutores funcionam de forma similar, ou seja, induzindo diferentes repostas em função da sua natureza (princípio ativo).

Esta informação, e o desenvolvimento de produtos com ação indutora estão em fase desenvolvimento no Brasil, mas temos trabalhos científicos que nos auxiliam a nortear o novo método de controle de patógenos. Singh et al., (2013), que verificaram aplicação de Trichoderma harzianum promoveu uma série de respostas de defesa como acúmulo de compostos fenólicos, produção de enzimas envolvidas na via fenilpropanóide, deposição de ligininas e proteínas PR contra Rizoctonia solani, portanto, pode ser recomendada para usar como alternativa promissora para minimizar o impacto dos fungicidas químicos no meio ambiente.

Rondons (2016), afirma que a utilização de agentes de controle biológico, como produtos à base da bactéria Bacillus podem servir como uma ferramenta de controle de fitopatógenos em rotação com outros fungicidas químicos ou ser uma ferramenta estratégica na produção agroecológica. Junges (2016) verificou que a aplicação de suspensão células de Bacillus subtilis, em tratamento de sementes e via foliar, reduziu a severidade e progresso da antracnose do feijoeiro em 40%, aumentando a atividade de peroxidase b-1,3-glucanase, sem comprometer o acúmulo de massa seca de plantas de feijão.

Os gêneros Trichoderma e Bacillus, consolidado como agentes de biocontrole de patógenos de plantas cultivadas, produzir metabólitos secundários que incremento de crescimento de plantas e na ativação de mecanismo de defesa desta (BETTIOL; MORANDI, 2009).

Em pepineiro, Yedidia et al. (2003) verificaram que o isolado T 203 de Trichoderma asperellum, inoculado no sistema radicular, conferiu proteção sistêmica à manchaangular causada por Pseudomonas syringae pv. lachrymans e reduziu em 80% os sintomas da doença. A proteção propiciada pelo agente de biocontrole foi associada ao aumento das enzimas de defesa fenilalanina amônia-liase e hidroperóxido liase.