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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA TROPICAL E SAÚDE PÚBLICA ALAINE MARIA LOPES CATÃO Efeito da umidade relativa sobre o desenvolvimento de micélio e conídios de microescleródios de Metarhizium anisopliae em formulação peletizada Goiânia 2016

Alaine Maria Lopes Catão

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Page 1: Alaine Maria Lopes Catão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA TROPICAL

E SAÚDE PÚBLICA

ALAINE MARIA LOPES CATÃO

Efeito da umidade relativa sobre o desenvolvimento de micélio e

conídios de microescleródios de Metarhizium anisopliae em

formulação peletizada

Goiânia

2016

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i

ALAINE MARIA LOPES CATÃO

Efeito da umidade relativa sobre o desenvolvimento de micélio e

conídios de microescleródios de Metarhizium anisopliae em

formulação peletizada

Dissertação de Mestrado apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em Medicina

Tropical e Saúde Pública da Universidade

Federal de Goiás para obtenção do

Título de Mestre em Medicina Tropical

e Saúde Pública.

Orientador: Dr. Wolf Christian Luz

Goiânia

2016

Page 4: Alaine Maria Lopes Catão

ii

Page 5: Alaine Maria Lopes Catão

iii

Page 6: Alaine Maria Lopes Catão

iv

“A descoberta consiste em ver o que todo mundo viu e

pensar o que ninguém pensou.”

― Jonathan Swift

Page 7: Alaine Maria Lopes Catão

v

Dedico este trabalho aos meus pais, Maria Francisca

de Faria Lopes Catão e Antonio José Catão, pelo

incentivo e apoio em todas as minhas escolhas e

decisões.

Page 8: Alaine Maria Lopes Catão

vi

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Christian Luz, Professor do Departamento de Microbiologia, Imunologia,

Parasitologia e Patologia (DMIPP), Setor de Parasitologia do Instituto de Patologia

Tropical e Saúde Pública (IPTSP) da Universidade Federal de Goiás (UFG), que me

abriu as portas do LPI e me acolheu. Só tenho a agradecer pelos seus ensinamentos,

orientação, paciência e motivação.

Ao IPTSP e ao Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical da UFG, pela

oportunidade.

Ao CNPq pela bolsa de estudos concedida.

Aos Prof. Dr. Ricardo Neves Marreto do Laboratório Farmatec - Faculdade de

Farmácia/UFG e Dr. Éverton Kort Kamp Fernandes do Laboratório de Patologia de

Invertebrados (LPI) pela colaboração, sugestões e correções.

Ao pesquisador Dr. Gabriel Moura Mascarin (EMBRAPA) pela prontidão e

colaboração inestimável.

A todos os membros da equipe do Laboratório de Patologia de Invertebrados (LPI) pela

ajuda e companheirismo.

A todos os membros da equipe do Laboratório Farmatec – FF/UFG, em especial a

mestranda Thainá Rodrigues pelo auxílio na produção dos péletes.

A minha companheira de pesquisa Flávia Regina Santos da Paixão pela imensa ajuda,

paciência, e por me proporcionar momentos de alegria na elaboração desse trabalho.

Aos meus pais, Maria Francisca e Antonio, e meus irmãos Alvinan e Anderson, por cada

palavra de coragem e pela presença essencial que me trouxe momentos alegres e

renovadores.

Ao meu querido Gustavo, pelo incentivo, ajuda e compreensão.

.

A todos os amigos e pessoas que de uma forma ou de outra deixaram a sua contribuição

durante minha jornada.

Page 9: Alaine Maria Lopes Catão

vii

SUMÁRIO

FIGURAS E TABELAS ................................................................................... vii

SÍMBOLOS, SIGLAS E ABREVIATURAS................................................... ix

RESUMO............................................................................................................ x

ABSTRACT ....................................................................................................... xi

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 1

2 REVISÃO DA LITERATURA......................................................................... 3

2.1 Controle microbiano............................................................................................. 3

2.2 Fungos entomopatogênicos................................................................................... 4

2.2.1 Importância no controle microbiano .................................................................... 4

2.1.2 Aspectos morfológicos e mecanismos gerais de infecção..................................... 5

2.2.3 Metarhizium anisopliae......................................................................................... 7

2.3 Fatores abióticos.................................................................................................... 8

2.3.1 Umidade relativa................................................................................................... 9

2.4 Formulações de micoinseticidas............................................................................ 9

2.4.1 Péletes e Peletização.............................................................................................. 11

2.4.1.1 Mistura dos pós e malaxagem............................................................................... 12

2.4.1.2 Extrusão................................................................................................................. 13

2.4.1.3 Esferonização........................................................................................................ 13

2.4.1.4 Secagem................................................................................................................. 13

2.5 Umectantes............................................................................................................ 13

3 JUSTIFICATIVA ............................................................................................... 15

4 OBJETIVOS ....................................................................................................... 16

4.1 Objetivo geral ....................................................................................................... 16

4.2 Objetivos específicos ............................................................................................ 16

5 MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................. 17

5.1 Origem e preparo de M. anisopliae....................................................................... 17

5.2 Produção de agregados de hifas............................................................................ 17

5.3 Absorção de água em celulose microcristalina ou vermiculita............................. 18

5.4 Preparação dos péletes com ou sem umectantes................................................... 20

5.5 Simulação da umidade relativa.............................................................................. 22

5.6 Análise dos resultados........................................................................................... 24

6 RESULTADOS.................................................................................................... 25

6.1 Efeito sobre a absorção de água em celulose microcristalina ou vermiculita....... 25

Page 10: Alaine Maria Lopes Catão

viii

6.2 Acúmulo de biomassa e produção de agregados de hifas..................................... 27

6.3 Efeito da Umidade relativa em péletes de celulose ou de vermiculita.................. 28

6.4 Efeito da Umidade relativa em péletes de celulose ou vermiculita com glicerina 31

7 DISCUSSÃO........................................................................................................ 32

8 CONCLUSÕES.................................................................................................... 38

REFERÊNCIAS ................................................................................................. 39

Page 11: Alaine Maria Lopes Catão

ix

FIGURAS E TABELAS

Figuras Título Página

Figura 1 Ciclo básico da relação patógeno-hospedeiro de fungos anamórficos. Fonte

de MASCARIN, PAULI (2010). 7

Figura 2 Etapas do processo de peletização por extrusão/esferonização.

11

Figura 3 Modelo de um extrusor de rolos (A). Esquema do processo de esferonização

(B). Mecanismos de formação de péletes durante a esferonização (D).

Adaptado de SANTOS et al. (2004) e AULTON (2005).

13

Figura 4 Etapas da produção de agregados de hifas. IP 46 com 15 dias de cultivo (A);

Raspagem de conídios (B); Preparação da suspensão de conídios (C e D);

Meio líquido com a suspensão de IP 46 antes (E) e depois da fermentação

(F); Biomassa + Terra diatomácea (TD) (G); Mistura (TD + biomassa) sendo

filtrada (H).

19

Figura 5

Processo de peletização. Mistura da biomassa com os aditivos - malaxagem

(A e B); Extrusor de rolos (C); Massa extrusada (D); Esferonizador (E);

Péletes formados (F).

21

Figura 6 Recipiente de plástico usado para testes com Umidade relativa (UR). Trinta

miligramas dos péletes em cada poço da placa de cultura (A); Péletes em

forma de monocamada (B); Recipiente fechado hermeticamente com solução

NaCl (C e D).

23

Figura 7

Absorção média (± erro padrão da média) de água em celulose

microcristalina (A) ou vermiculita (B), acrescida de polietilenoglicol 400

(PEG 400), propilenoglicol, ou glicerina em proporções de 10 – 40 % com

cinco dias de exposição a 25 ± 1 oC e 86 ± 5% de umidade relativa.

26

Figura 8

Absorção de água em celulose (A) ou vermiculita (B) acrescida de glicerina

em proporções de 5 – 40% expostas a 25 ± 1 oC e 86 ± 5% de umidade

relativa até cinco dias.

27

Figura 9 Agregados de hifas (AH) produzidos após quatro dias de incubação a 250

rpm e 27 ºC. Culturas foram crescidas em meio com razão de C:N de 30:1.

AH corados com azul de algodão e visualizados com magnitude de 400 x

(A). AH com diâmetro medido em microscópio de contraste de fase com

magnitude de 400 x (B).

28

Figura 10 Péletes de celulose (40% celulose, 60% de terra diatomácea + IP 46) em

placas de cultura, expostos a 100% de UR (A) e 98,5% de UR (B) a 25 ± 1 oC após cinco dias de incubação. Presença de micélio e início da

conidiogênese.

29

Figura 11 Número médio de conídios de Metarhizium anisopliae / mg de péletes

formulados (40% celulose, 60% de terra diatomácea + IP 46) após exposição

dos péletes em umidade relativa entre 75% e 100%, fotofase de 12 horas a 25

± 1 oC até 20 dias.

29

Figura 12 Número médio de conídios de Metarhizium anisopliae / mg de péletes

formulados (20% de terra diatomácea + 78% vermiculita + 2% dióxido de

silício) após exposição dos péletes em umidade relativa entre 75% e 100%,

fotofase de 12 horas a 25 ± 1 oC

30

Page 12: Alaine Maria Lopes Catão

x

Figura 13 Péletes de celulose com 40% de glicerina expostos a 91% UR a 25 ± 1 oC

após cinco dias em placa de cultura. Note o acúmulo de líquido em volta dos

péletes.

32

Figura 14 Péletes de celulose com 10 % de glicerina expostos a 91% UR a 25 ± 1 oC

em placa de cultura. Início do desenvolvimento de micélio sobre os péletes

após cinco dias de exposição (A). Desenvolvimento de conídios sobre os

péletes após 10 dias de exposição (B).

32

Figura 15 Início da conidiogênese sobre os péletes à base de vermiculita com 10% de

glicerina, após oito dias de exposição. Péletes expostos a 91% UR a 25 ± 1 oC em placa de cultura.

33

Figura 16 Número médio de conídios (± erro padrão da média) de Metarhizium

anisopliae / mg de péletes de celulose (30% celulose, 60% de terra

diatomácea + 10 % glicerina) ou vermiculita (20% de terra diatomácea +

78% vermiculita + 2% dióxido de silício) após exposição em 91% UR,

fotofase de 12 horas a 25 ± 1 oC até 20 dias.

34

Tabelas Título Página

Tabela 1 Proporção de aditivos utilizados para confecção de péletes com celulose

microcristalina ou vermiculita. 21

Tabela 2 Relação de NaCl dissolvido em água para estabelecer umidade relativa

(UR) definida a 25º C em recipiente fechado. 22

Tabela 3

Absorção de água (% ± EM) em celulose microcristalina ou vermiculita

acrescida de umectantes polietilenoglicol 400 (PEG 400), propilenoglicol,

ou glicerina em concentrações de 10 – 60% em 24 horas a 25 ± 1 oC e 86 ±

5% de umidade relativa

26

Page 13: Alaine Maria Lopes Catão

xi

SÍMBOLOS, SIGLAS E ABREVIATURAS

UR Umidade relativa

AH Agregados de hifas

FE Fungos entomopatogênicos

TD Terra diatomácea

CMC Celulose microcristalina

ºC Graus Celsius

µm Micrômetro

mL Mililitro

cm Centímetro

m/m Massa/Massa

L Litro

g Grama

UV Ultravioleta

RPM Rotações por minutos

PEG 400 Polietilenoglicol 400

EM Erro padrão da média

ANOVA Análise de variância

DDT Dicloro difenil tricloroetano

BDA Batata dextrose e ágar

Page 14: Alaine Maria Lopes Catão

xii

RESUMO

Metarhizium anisopliae chama atenção no controle microbiano devido às suas

características entomopatogênicas, infectando uma ampla gama de insetos. Umidade

relativa alta é um fator chave no desenvolvimento da micose durante as fases extra-

cuticulares. Em condições adversas, M. anisopliae consegue produzir estruturas de

resistência, denominadas agregados de hifas. Em umidade alta, esses agregados são

capazes de produzir novos conídios que, por sua vez, podem causar infecção no

hospedeiro alvo. Entretanto, nem sempre o fungo encontra circunstâncias ideais de

umidade para se desenvolver. Para contornar problemas relacionados a umidades

suboptimais, o desenvolvimento de formulações é de suma importância, e produtos

formulados contendo aditivos, tais como umectantes, apresentam grande potencial. O

objetivo deste trabalho foi desenvolver uma formulação peletizada de agregados de

hifas de M. anisopliae IP 46 com adição ou não de umectante, e avaliar o efeito que a

umidade relativa exerce sobre a produção de conídios de M. anisopliae em condições de

laboratório. Uma triagem com glicerina, propilenoglicol e PEG 400 foi realizada para

saber qual melhor umectante em relação à absorção de água. Agregados de hifas foram

produzidos em meio líquido. A biomassa foi filtrada e péletes foram preparados com

celulose microcristalina ou vermiculita com ou sem glicerina. A umidade relativa foi

avaliada através de gradiente de umidade controlada com soluções aquosas de NaCl. A

absorção de água com a glicerina foi maior quando comparada com propilenoglicol e

PEG 400. Entre os aditivos testados com glicerina, celulose microcristalina absorveu

mais água do que o aditivo vermiculita, visto que a celulose tem propriedades

umectantes aumentando a absorção de água. O maior número de conídios, tanto para

péletes com vermiculita, como para celulose foi produzido a 100% UR e a menor

produção foi com 93% UR. Em umidades < 93% não houve produção de conídios até

20 dias, evidenciando o forte efeito da umidade na produção de conídios. Um acúmulo

de água pôde ser observado em péletes com 40% de glicerina em umidade ≥ 91% e com

93% UR nos péletes com glicerina 10%. Essa concentração pode ter sido alta e impediu

o crescimento do fungo. Nos péletes com adição de glicerina 10 %, apenas péletes

expostos a 91% UR que produziram conídios, tanto para péletes de celulose, como para

péletes de vermiculita.

Palavras – chave: Fungos entomopatogênicos, umidade relativa, formulação,

péletes

Page 15: Alaine Maria Lopes Catão

xiii

ABSTRACT

Metarhizium anisopliae has a worldwide repertation in microbial control due to its

entomopathogenic characteristics, infecting a wide range of insects. High relative

humidity is a key factor in the development of mycoses during extra-cuticular phases. In

adverse conditions, M. anisopliae can produce resistance structures formed by hyphal

aggregates. Upon high humidity these aggregates are capable of producing new conidia

that can cause infection in the target host. However, the fungus not always finds suitable

conditions of humidity to develop itself. To overcome constraints related to suboptimal

humidities, formulations play a pivotal role, and formulated products containing

additives, such as humectants, have a great potential to accomplish this goal. The

objective of this study was to develop a pelletized formulation of hyphal aggregates of

M. anisopliae IP 46 with or without addition of a humectant, and further evaluate the

effect of relative humidity on conidia production of M. anisopliae in laboratory

conditions. A screening with glycerin, propylene glycol and PEG 400 was performed to

find out which humectant was best for water absorption. Hyphal aggregates were

produced in specific semi-synthetic liquid medium. The biomass was filtered and pellets

prepared with microcrystalline cellulose or vermiculite amended with or without

glycerine. The relative humidity was assessed under controlled humidity gradient

generated by aqueous solutions of NaCl. The water absorption rate with the glycerin

appeared to be greater when compared to propylene glycol and PEG 400. Among the

additives tested with glycerin, microcrystalline cellulose absorbed greater water content

than the vermiculite, since the former has humectant properties increasing water

absorption. The largest number of conidia, both for pellets with vermiculite and

cellulose, was produced at 100% RH and the lowest production was achieved at 93 %

RH. At humidities < 93% there was no conidia production up to 20 days, indicating a

strong humidity effect in the fungal sporulation. An accumulation of water could be

seen on pellets with 40% glycerin at humidity ≥ 91% and at 93% RH on pellets with

glycerin 10%. This high water content could have been prevented the fungal growth. In

pellets with addition of 10% glycerin, only pellets exposed to 91% RH produced

conidia, both for cellulose pellets, and for vermiculite pellets.

Keywords: Entomopathogenic fungi, Relative Humidity, formulation, pellets

Page 16: Alaine Maria Lopes Catão

1

1 INTRODUÇÃO

Entre os diferentes agentes de controle microbiano, fungos entomopatogênicos

têm se destacado e têm sido utilizados no controle de pragas há mais de cem anos

(GUAGLIUMI, 1968). Em geral, fungos são patógenos que infectam uma vasta gama

de artrópodes considerados pragas agrícolas e vetores que transmitem doenças ao

homem e a outros animais. Possuem características que os tornam promissores no

controle microbiano, como a grande variabilidade genética, a capacidade de invasão no

hospedeiro, podendo ser por ingestão ou por contato, principal mecanismo de ação, e

também podem infectar diferentes estágios de desenvolvimento do hospedeiro, como

ovos, larvas, pupas e adultos (BUTT, COPPING, 2000; SILVA et al., 2004).

Metarhizium anisopliae é uma espécie bem estudada com potencial de causar

infecção em um grande número de insetos e aracnídeos (ácaros e carrapatos), sua

distribuição é cosmopolita e é encontrado em diferentes climas, como o temperado,

subtropical e tropical (ZIMMERMANN, 1993, 2007). Em condições adversas, M.

anisopliae, encontrado em solo, produz, naturalmente, estruturas melanizadas e

compactadas, denominadas agregados de hifas (microescleródios). Esses agregados de

hifas são estruturas de resistência, sendo um mecanismo de sobrevivência de fungos

capazes de sobreviver a períodos secos. Quando a umidade relativa é favorável, esses

agregados produzem novos conídios e assim, infectam insetos alvos (JACKSON,

JARONSKI, 2009; BEHLE, et al., 2015).

A interação patógeno-hospedeiro é fortemente influenciada por diferentes

fatores, tais como a umidade, temperatura, e energia luminosa (luz e a radiação

ultravioleta-UV), bem como pelas condições nutricionais e suscetibilidade do

hospedeiro (WALSTAD, ANDERSON, STAMBAUGH, 1970; STEINKRAUS,

SLAYMAKER, 1994). A umidade relativa é um fator abiótico chave no

desenvolvimento dos fungos, sendo importante nas etapas de adesão: em umidade

relativa alta, os conídios iniciam a formação de tubos germinativos e de hifas; e quando

o fungo se exterioriza, dando início à conidiogênese, assim novos conídios são

formados e disseminados no ambiente para infectar insetos suscetíveis (GOETTEL et

al., 2000; HAJEK, 2004; GOBLE et al., 2016).

Page 17: Alaine Maria Lopes Catão

2

Fatores abióticos estressantes no ambiente natural como, umidade relativa

suboptimal, alta temperatura, pH desfavorável e radiação UV (BATTA, 2003), podem

afetar a persistência dos fungos no ambiente e dificultar o desenvolvimento de micoses

em insetos suscetíveis. Estes fatores limitantes podem ser contornados com novos

métodos de formulações e estratégias de aplicações específicas.

O principal objetivo de formulações à base de entomopatógenos é liberar o

ingrediente ativo de forma adequada para que tenha uma alta eficiência e mantenha-se

viável no campo (BURGUES, 1998). Além do mais, devem ter um baixo custo e ser de

fácil manuseio e aplicação. Essas formulações podem estar em formas de líquido, pó,

gel ou em forma de grânulos e péletes, sendo que o tipo de formulação a escolher,

dependerá de onde e como será aplicada (BATTA, 2003; LUZ, BATAGIN, 2005).

Formulações peletizadas imobilizam as formas infectivas dos fungos dentro de

uma matriz de polímero como a celulose, ou em matrizes inorgânicas (vermiculita).

Apresentam vantagens por serem de fácil manuseio e aplicação, já que não necessitam

de nenhum preparo prévio momento antes da aplicação, como acontece com os

formulados emulsionáveis. Também é possível acrescentar adjuvantes na formulação,

com objetivo de aumentar a virulência, proteger contra fatores abióticos e melhorar a

aplicabilidade (BURGUES, 1998).

A escolha de adjuvantes nas formulações de micoinseticidas deve ser criteriosa,

pois não devem influenciar na viabilidade dos conídios. Esses adjuvantes podem ser

umectantes, óleos, bloqueadores de UV, entre outros que podem melhorar a formulação

(FAULDE et al., 2006; LUZ et al. 2012). Umectantes são usados para aumentar a

molhabilidade, amenizando problemas com dessecação em condições de baixa UR no

campo. Glicerina, PEG 400 e propilenoglicol são usados em certas formulações de

alguns setores industriais e são interessantes em formulação exposta à baixa umidade

relativa.

A busca por novos métodos de formulação e aplicação é necessária para sucesso

de micoinseticidas, assim como uma maior clareza à respeito da ação de adjuvantes

sobre o desenvolvimento do fungo. No presente trabalho, agregados de hifas de M.

anisopliae IP 46 foram peletizados com adição ou não de umectante e expostos a

diferentes gradientes de umidade relativa para avaliar o efeito das umidades relativas

sobre a produção de conídios.

Page 18: Alaine Maria Lopes Catão

3

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 Controle microbiano

O controle microbiano é um ramo do controle biológico que se baseia na

utilização racional de entomopatógenos, a fim de reduzir uma população alvo que causa

dano, podendo esta ser uma praga agrícola, florestal ou urbana. Embora o termo

entomopatogênico se refira a patogenia em insetos, sua aplicabilidade vai muito além,

sendo utilizado também como patógenos de outros animais invertebrados de

importância médica (DUARTE et al., 2015; PERINOTTO et al., 2012) e agrícola

(IGNOFFO et al., 1976; CAVALCANTI et al., 2008). Microrganismos (fungos,

bactérias, vírus) e nematódeos exercem um papel importante no controle de artrópodes

em ambientes naturais, ocupando um lugar relevante na manutenção do equilíbrio

ecológico (ALVES, 1998).

O estudo com entomopatógenos para o controle de artrópodes não é recente.

Agostino Bassi, um entomologista italiano, confirmou em 1835 que o fungo Beauveria

bassiana ocasionava a “muscardine branca”, uma doença que ataca o bicho-da-seda

(Bombyx mori) (REDAELLI, VISOCCHI, 1940; MESSIAS, 1989). Outro relato

importante foi a descoberta de Bacillus thuringiensis, isolado de um lepidópdero

(Anagasta kuehniella) por Bereiner, em 1911 (ALVES, 1998). Entretanto o estudo foi

esquecido durante anos devido ao surgimento de inseticidas químicos, como o DDT

(dicloro difenil tricloroetano) em 1944, iniciando a era do uso de inseticidas sintéticos.

O uso indiscriminado de DDT e outros inseticidas trouxe várias consequências, como à

resistência de artrópodes a tais produtos, danos aos seres humanos e outros animais e,

também, poluição do meio ambiente. Em vista da necessidade de reduzir o uso

indiscriminado de inseticidas químicos, novas alternativas de controle têm sido

desenvolvidas e intensificadas, retornando, assim, às pesquisas com microrganismos

entomopatogênicos.

As principais vantagens do uso de entomopatógenos podem ser notadas em

diferentes grupos entomopatogênicos, como a alta especificidade de bactérias da espécie

Bacillus thuringiensis israelensis em dípteros vetores de doenças humanas

(POLANCZYK, GARCIA, ALVES, 2003; KNOWLES, 1994). Também são

considerados específicos e seletivos, os baculovírus, vírus que infectam insetos pragas

Page 19: Alaine Maria Lopes Catão

4

da agricultura (MOSCARDI, 1999). Outra vantagem relevante é a produção de

entomopatógenos em meios artificias de baixo custo, tais como de fungos do gênero

Metarhizium e Beauveria, que atualmente são bastante estudados no controle de

diferentes artrópodes. Em comparação com inseticidas químicos, esses

entomopatógenos apresentam uma menor taxa de resistência, baixo impacto ambiental e

baixa toxicidade ao homem e a outros organismos não alvos. Entretanto, esses

microrganismos apresentam limitações na sua utilização, como a necessidade de se ter

condições ambientais favoráveis (umidade, temperatura, radiação UV), para que estes

causem doenças. Além do mais, o tempo de ação é geralmente menor quando se utiliza

um inseticida químico. Estudos vêm sendo realizados para aprimorar o uso em massa

desses entomopatógenos, para melhorar a estabilidade, formulação e a forma de

aplicação (BATTA, 2003; POLAR et al., 2005; JACKSON, JARONSKI, 2009;

AGARWAL, et al., 2012; RUIU, SATTA, FLORIS, 2013; SONG et al., 2014). Entre os

agentes entomopatogênicos, os fungos se destacam como sendo os principais

causadores de doenças em insetos (ALVES, 1998).

2.2 Fungos entomopatogênicos

2.2.1 Importância no controle microbiano

Fungos entomopatogênicos (FE) foram os primeiros patógenos de insetos a

serem utilizados no controle microbiano, principalmente no controle de pragas agrícolas

(HUMBER, 1981) e são os mais estudados para controle de artrópodes de importância

na saúde humana (SCHOLTE et al., 2004; LUZ, et al., 2007) e animal (MONTEIRO et

al., 1998, FERNANDES, BITTENCOURT, 2008). Isto se deve a algumas

características, tais como: a via pela qual invadem o hospedeiro, podendo ser por

ingestão ou contato; a atuação nas diferentes fases de desenvolvimento dos hospedeiros,

infectando ovos, larvas, pupas e adultos; a maior dispersão na natureza (principalmente

no solo); maior persistência na natureza devido a mecanismos de sobrevivência; e

grande variabilidade genética, que dificulta a resistência do hospedeiro (ALVES, 1998;

LEITE, et al., 2003).

O primeiro estudo de controle microbiano utilizando um fungo

entomopatogênico foi realizado pelo zoologista e patologista russo Ilya Metchnikoff

que, em conjunto com Krassilstshic, aplicou M. anisopliae sobre Cleonus punctiventris,

Page 20: Alaine Maria Lopes Catão

5

curculionídeo praga da beterraba (LATCH, 1965). No Brasil, os FE vêm sendo

estudados desde 1923, quando Pestana identificou duas espécies de cigarrinhas

(Tomaspis spp.) infectadas por M. anisopliae, que na época referiu-se a esse fungo

como Penicillium anisopliae (ALVES, 1998). Mas foi somente a partir de 1955, devido

o trabalho de laboratório e de campo do italiano Pietro Guagliumi utilizando M.

anisopliae em cigarrinhas da cana-de-açúcar e cigarrinhas das pastagens, que ampliou o

interesse de pesquisadores sobre o uso de fungos para o controle de diferentes espécies

de insetos-praga (GLAGLIUMI, 1968).

Dentro do reino Fungi, duas ordens têm sido amplamente estudadas com relação

à sua propriedade patogênica a invertebrados: Hypocreales do filo Ascomycota, e a

ordem Entomophtorales do filo Entomophthoromycota. As duas espécies de maior

interesse pertencem ao filo Ascomycota e são: M. anisopliae e B. bassiana. (HUMBER,

2008).

Estudos demonstraram eficácia ao utilizar FE no controle microbiano de

diversos artrópodes. B. bassiana, causou doença fúngica e alterou a capacidade

reprodutiva da lagarta da raiz do milho, Diabrotica virgifera virgifera (MULOCK,

CHANDLER, 2001). Isolados de M. anisopliae causaram até 100% de mortalidade de

larvas de segundo estádio de A. aegypti (SILVA et al., 2004). Em condições de

laboratório, M. anisopliae mostrou ter também atividade ovicida em A. aegypti (LUZ et

al., 2007, 2008; SANTOS et al., 2009). Triatomíneos, vetores da tripanossomíase

americana, mostraram-se muito susceptíveis à infecção por B. bassiana e M. anisopliae,

em ensaios laboratoriais (LUZ et al., 1998; LEUCONA et al. 2001; LUZ, BATAGIN,

2005). Lee et al., (2014) estudaram 12 isolados fúngicos pertencentes a cinco gêneros

(Beauveria, Cordyceps, Metarhizium, Paecilomyces e Verticillium) para o controle de A.

albopictus. M. anisopliae foi a espécie que mostrou atividade larvicida mais rápida,

cerca de 73 % de mortalidade aos dois dias de inoculação.

2.2.2 Aspectos morfológicos e mecanismos gerais de infecção

Os FE são organismos com tamanho, coloração e formas variáveis. São seres

multicelulares que formam um conjunto de hifas denominado micélio. Além das

propriedades de assimilação e fixação, as hifas podem desenvolver na superfície do

hospedeiro e propiciar a conidiogênese (STOCK et al., 2009). Fungos anamórficos

como Metarhizium e Beauveria possuem hifas septadas e produzem esporos assexuais,

Page 21: Alaine Maria Lopes Catão

6

denominados conídios, em estruturas especializadas chamadas de conidióforos (SHAH,

PELL, 2003).

Os conídios são importantes na infecção do hospedeiro e na propagação dos FE

na natureza. Os blastosporos são células vegetativas que crescem e disseminam na

hemolinfa do hospedeiro. Estruturas de resistência denominadas agregados de hifas

(AH) e também conhecidas como microescleródios constituem hifas melanizadas e

compactadas (50 a 600 µm) capazes de sobreviver em condições desfavoráveis de

umidade. Sob alta umidade produzem novos conídios que poderão infectar insetos

suscetíveis (LEITE et al., 2003; JACKSON, JAROSNKI, 2009; BEHLE, JACKSON,

FLOR-WEILER, 2013).

Fatores abióticos como temperatura, umidade, radiação solar, além de condições

nutricionais e suscetibilidade do hospedeiro, influenciam diretamente o ciclo das

relações fungo-hospedeiro (MARGOSAN, PHILLIPS, 1985; RATH et al., 1992;

DAVIES-MORLEY, MOORE, PROIR, 1995).

As fases do ciclo de um fungo ascomiceto incluem: adesão, germinação,

formação de apressório, penetração e colonização. O ciclo inicia-se com a adesão de

conídios à superfície do hospedeiro, através de mecanismos que envolvem forças

eletrostáticas, hidrofóbicas e interações fisiológicas. Após adesão, em condições

favoráveis de umidade (acima de 90 %), temperatura (23 a 30 ºC), oxigênio e nutrientes,

os conídios iniciam a formação dos tubos germinativos e hifas (WALSTAD,

ANDERSON, STAMBAUGH, 1970; STEINKRAUS, SLAYMAKER, 1994). Alguns

fungos ascomicetos formam um apressório na região apical do tubo germinativo que

auxilia na adesão e penetração da cutícula (Figura 1) (HAJEK, 2004; HUMBER, 2011).

Na penetração, estão envolvidos processos físicos, devido à pressão da hifa

terminal que rompe áreas membranosas e esclerotizadas, e processos químicos,

ocorrendo a liberação de quitinases, lipases e proteases, enzimas que facilitam a

penetração mecânica (MORAES et al., 2003; CASTRILLO, ROBERTS,

VANDEBERG, 2005). Após a penetração, que dura, em geral, de seis a 12 horas, as

hifas atingem a hemocele, e corpos hifais se ramificam iniciando a colonização do

inseto. A morte do inseto está relacionada a uma série de fatores dentre eles, danos

mecânicos produzidos pelo crescimento fúngico, desnutrição e ação de metabólitos

secundários, como toxinas (ROBERTS, St LEGER, 2004; HUMBER, 2011). Após a

morte do inseto, o micélio começa a emergir sobre o cadáver iniciando a conidiogênese.

Em seguida ocorre a disseminação de novos conídios no ambiente. Este processo pode

Page 22: Alaine Maria Lopes Catão

7

ocorrer através da chuva, do vento e de outros animais, levando a contaminação de

novos hospedeiros (GOETTEL, LACEY, 1995; ALVES, 1998; HUMBER, 2011).

2.2.3 Metarhizium anisopliae

M. anisopliae sensu lato (s.l.) é um ascomiceto pertencente à classe

Sordariomicetes, ordem Hypocreales, família Clavicipitaceae. Morfologicamente

apresenta-se como fungo filamentoso de micélio hialino e septado, conídios cilíndricos

de coloração esverdeada que medem geralmente 3 a 18 μm de comprimento que se

formam sobre conidióforos cilíndricos (BISCHOFF, REHNER, HUMBER, 2009).

Insetos infectados por M. anisopliae tornam-se rígidos e cobertos por uma camada de

conídios. No final da conidiogênese o cadáver apresenta coloração verde, que varia de

claro a escuro. Esta doença é conhecida como muscardine verde.

Atributos como: o potencial de atacar um grande número de insetos; a

distribuição global; a ocorrência em diferentes solos e diferentes climas do planeta; a

pouca exigência em relação à fonte nutritiva; fazem de M. anisopliae um importante

Figura 1 – Ciclo básico da relação patógeno-hospedeiro de fungos

anamórficos. Fonte de MASCARIN, PAULI (2010).

Page 23: Alaine Maria Lopes Catão

8

agente para o controle microbiano (ROBERTS, St LEGER, 2004; ALVES, LOPES,

2008).

A patogenicidade de M. anisopliae foi relatada em famílias de insetos,

pertencentes às ordens Orthoptera, Coleoptera, Lepdoptera, Hemiptera, Diptera. E esse

potencial biocontrolador está difundido no controle de diferentes pragas na agricultura

(FERNANDES, ALVES, 1991; DESTÉFANO, 2003; XAVIER, ÁVILA, 2006;

CHERNAKI et al., 2007); e no controle de vetores de interesse veterinário (GINDIN et

al., 2002, ONOFRE et al., 2002).

Além disso, M. anisopliae s.l mostrou atividade inseticida também em vetores

de importância em saúde pública, como triatomíneos (LUZ et al., 1998, 1999;

LAZZARINI et al., 2006) e mosquitos (SCHOLTE et al., 2003, 2005; SILVA et al.,

2004, 2005; LUZ et al., 2007) em condições laboratoriais. De fato, torna-se evidente o

amplo espectro de ação deste ascomiceto, podendo ser utilizado em vários grupos de

insetos-praga.

M. anisopliae tem sido efetivo no controle da cigarrinha da raiz da cana de

açúcar (Mahanarva fimbriolata) no estado de São Paulo, no controle das cigarrinhas das

pastagens (Mahanarva posticata) no nordeste e é comercializado de quatro formas: em

arroz inteiro, arroz triturado, em conídios puros e em formulação oleosa (MIRANDA et

al. 2004; PINTO, GARCIA, BOTELHO, 2006; FARIA, WRAIGHT, 2007).

2.3 Fatores abióticos

As condições abióticas influenciam diretamente no desenvolvimento do fungo, e

quando estas são adversas, o controle microbiano torna-se prejudicado (GOETEL et al.,

2000). Os fatores ambientais, tais como a umidade relativa, temperatura, radiação

ultravioleta, entre outros, interferem na patogenicidade (RATH et al., 1992), na

viabilidade e virulência dos conídios (DAVIES-MORLEY et al., 1995; RATH et al.,

1995), assim como em sua germinação (LUZ, FARGUES, 1997; LUZ et al., 1998).

Os fatores de importância vital sobre os fungos são a temperatura e a umidade,

sendo os fatores mais estudados. A UR é o fator determinante e essencial à ocorrência

das doenças, e a temperatura age retardando ou acelerando o processo de infecção e

reprodução do patógeno.

Page 24: Alaine Maria Lopes Catão

9

2.3.1 Umidade relativa

A UR é a razão (expressa em porcentagem) entre a quantidade de vapor d’água

em um dado volume de ar, num dado instante, e a quantidade de vapor que este volume

poderia conter se o ar estivesse saturado à mesma temperatura e pressão. Quando o ar

está saturado significa que a umidade relativa é igual a 100%. (AYOADE, 1996).

A UR não é um valor absoluto, depende diretamente da quantidade de vapor

contido numa parcela de ar e da temperatura do ar. Quando aumenta a umidade absoluta

no interior da parcela de ar, a UR aumenta e, por outro lado conforme aumenta a

temperatura do ar, a UR diminui. Soluções saturadas ou não saturadas, dependendo da

concentração do sal, podem ser usadas para manter valores particulares de umidade

relativa dentro de recintos fechados, à temperatura constante e uniforme (WINSTON,

BATES, 1960; GREENSPAN, 1976).

A umidade parece ser a mais importante limitação climática segundo estudos de

fatores abióticos sobre a reciclagem de uma linhagem fúngica altamente virulenta

isolada em cadáveres de Rhodnius prolixus (LUZ, 1998). A atividade ovicida de fungos

entomopatogênicos também foi encontrada em A.aegypti em UR > 98%, mostrando que

a UR elevada favorece o desenvolvimento fúngico na superfície do ovo. Porém em

umidades < 98%, o fungo não teve atividade ovicida (LUZ et al., 2007).

Luz e Fargues (1997) investigaram os efeitos da temperatura, UR, e atividade de

água sobre a germinação e concluíram que o processo de germinação foi adiado em

temperaturas extremas testadas (15ºC e 35ºC), porém a germinação de conídios de B.

bassiana foi fortemente afetada por condições de umidade subotimais.

2.4 Formulações de micoinseticidas

Produtos à base de fungos entomopatogênicos são chamados de micopesticidas,

e desempenham um importante papel no controle de pragas agrícolas e urbana. Esses

produtos microbianos têm, em geral, o mesmo objetivo dos inseticidas químicos, ou

seja, liberar o ingrediente ativo de forma adequada para uso; facilitar a aplicação; ter

uma alta eficiência e também um baixo custo (FENG et al., 1994). Conídios,

blastosporos, agregados de hifas, todos estes propágulos fúngicos podem ser os

Page 25: Alaine Maria Lopes Catão

10

ingredientes ativos de micopesticidas, constituindo o elemento biológico da

formulação.

Basicamente, a combinação de um agente microbiano ativo e um segundo

material é considerado uma formulação (COUCH, IGNOFFO, 1981). Entretanto,

muitas vezes é necessário acrescentar determinados compostos (aditivos) para melhorar

o desempenho do patógeno sobre o vetor alvo. Os aditivos podem ser líquidos, tais

como água, óleo puro ou emulsões óleo-água e água-óleo, ou podem ser sólidos na

forma de pós e granulados de diferentes tamanhos, manufaturados ou feitos em

equipamentos de peletizar (BURGES, 1998; FARIA, WRAIGHT, 2007).

O conhecimento da relação parasito-hospedeiro faz-se necessário para

desenvolver micoinseticidas. O tipo de formulação, quais aditivos acrescentar e a forma

de aplicação estão diretamente ligados a fatores comportamentais do inseto alvo e a

fatores abióticos, tais como, umidade, temperatura e radiação ultravioleta. Produtos

formulados, contendo materiais tais como óleos, umectantes, protetores ao UV e

nutrientes, estimulam a germinação, crescimento e auxiliam na aderência das estruturas

infectivas dos fungos no hospedeiro apresentando grande potencial para o controle

(WRAIGHT, JACKSON, DE KOCK, 2001).

A adição de óleos, além de auxiliar na proteção de conídios contra fatores

abióticos no meio ambiente, promove melhor adesão de conídios na cutícula

hidrofóbica do hospedeiro (BATTA, 2003; LUZ, BATAGIN, 2005). Além disso,

conídios dessa formulação permaneceram viáveis por mais tempo quando comparado

aos formulados aquosos (LUZ et al., 1998; MARANGA et al., 2005). Testes realizados

com formulações oleosas de conídios de B. bassiana e M. anisopliae em triatomíneos

(LUZ, BATAGIN, 2005) e em ovos de A. aegypti (ALBERNAZ, TAI, LUZ, 2009)

demonstraram que esses formulados permitiram melhor adesão por conídios causando

infecção e morte rápida dos insetos tratados.

Formulados secos de conídios podem ser usados em conjunto com materiais de

propriedades absorventes e abrasivas como a terra diatomácea, argila (caulim),

provocando um efeito sinérgico com o fungo (AKBAR et al., 2004; FAULDE et al.,

2006; BATTA, 2008). A terra diatomácea é um sedimento amorfo que se origina de

resíduos fósseis de algas diatomáceas, constituídos de dióxido de silício que provoca

danos à cutícula do inseto, sendo um produto natural que não produz resíduos tóxicos.

Formulações peletizadas imobilizam as formas infectantes dos fungos dentro de

uma matriz polimérica. A grande vantagem da formulação peletizada é a maior

Page 26: Alaine Maria Lopes Catão

11

facilidade de manuseio e aplicação. Os péletes precisam ser preparados em máquinas

especiais e secos em estufas. São fabricados de várias maneiras: geralmente são feitos

em forma de massa, mas alguns produtos requerem a absorção do ingrediente ativo

líquido na superfície do inerte peletizado (BURGUES, 1998).

2.4.1 Péletes e Peletização

Péletes são pequenos grânulos esféricos originados da aglomeração de pós finos

de substância ativa e excipientes (AULTON, 2005; PEZZINI et al., 2007). Estas

unidades esféricas apresentam vantagens tecnológicas e terapêuticas quando

comparadas com o produto obtido no processo de granulação clássica, por isso geram

grande interesse por parte das indústrias farmacêuticas (SANTOS et al., 2004).

O tamanho dos péletes tem efeito direto sobre a área superficial. Sendo assim, é

necessário o uso de partículas com distribuição homogênea de tamanho para obter um

produto final de desempenho uniforme. Os péletes produzidos na indústria farmacêutica

possuem diâmetro que variam de 500 e 1500 μm, e o método de fabricação mais

utilizado atualmente é o de extrusão/esferonização. Está técnica desenvolvida por

Nakahara e aplicada a partir da década de 1970 na indústria farmacêutica, é constituída

basicamente por cinco operações unitárias: mistura dos pós, malaxagem, extrusão,

esferonização e secagem (Figura 2; SANTOS et al., 2006; TRIVEDI et al., 2007).

2.4.1.1 Mistura dos pós e malaxagem

A mistura é uma operação unitária cujo objetivo é promover a homogeneização

por diferentes tipos de ingredientes da formulação. Os misturadores de volteadura são

aqueles que promovem a mistura enquanto giram sobre seu eixo. Essa movimentação

pode ser simulada manualmente pelo emprego de recipientes plásticos. A malaxagem

Figura 2 – Etapas do processo de peletização por extrusão/esferonização.

Page 27: Alaine Maria Lopes Catão

12

baseia-se na adição de um líquido a fim de aglomerar os pós e formar massa úmida

apropriada. O líquido de granulação deve ser compatível com todos os componentes da

mistura de pós, e a sua quantidade deve ser aquela que garanta uma massa umidificada e

plástica, ideal para o processo de extrusão (SANTOS et al. 2004).

2.4.1.2 Extrusão

Após a maxalagem, a massa úmida segue para a etapa de extrusão, quando sofre

compactação sendo modelada em forma de cilindros. Há diversos tipos de extrusores,

como: extrusor de parafuso sem fim, extrusor de cesto, extrusor de tamis e extrusor de

rolos (HICKS, FREESE, 1989). O extrusor de rolos é formado por um orifício de

alimentação, rolos de compactação e uma rede circular com perfurações, sendo o

tamanho dos péletes determinado pelo diâmetro das perfurações desta rede (figura 3-A).

A extrusão inicia-se com a introdução da massa úmida no aparelho de extrusão, seguido

pela ação dos rolos, forçando a passagem da massa para o exterior da rede através dos

seus orifícios, formando, assim, o produto de extrusão, também chamado de extrusado

(SANTOS et al. 2004).

2.4.1.3 Esferonização

Esta etapa consiste em processar uma quantidade pré-determinada de produto de

extrusão até que sejam alcançados a forma e o grau de esferonização desejados. Os

esferonizadores consistem em uma placa rotatória, contendo ranhuras perpendiculares

ou radiais, dentro de uma câmara cilíndrica (figura 3-B). O processo tem início quando,

por ação da placa de esferonização, o produto de extrusão é quebrado em comprimentos

uniformes e gradualmente moldado em forma esférica (SANTOS et al., 2004). Nesta

etapa, fatores como tempo de esferonização, velocidade e carga de materiais

influenciam nas caracterisiticas finais dos péletes (figura 3-D).

2.4.1.4 Secagem

Os péletes produzidos na etapa de esferonização seguem para a etapa de

secagem que pode ser feita tanto em temperatura ambiente como em temperatura

elevada, em leito estático (estufa) ou dinâmico (leito fluidizado). O tempo de secagem

Page 28: Alaine Maria Lopes Catão

13

varia de acordo com o método escolhido e temperatura utilizada, podendo variar de

minutos no leito fluidizado ou horas na estufa de secagem.

2.5 Umectantes

Aditivos umectantes podem ser definidos como substâncias hidrofílicas que

aumentam a molhabilidade, retendo água na formulação proveniente da atmosfera

(FARIAS, 2005). Umectantes geralmente são usados em formulações quando se deseja

manter a umidade dessas formulações e não deixá-las ressecar (VARGAS, ROMAN,

2006).

Figura 3 – Modelo de um extrusor de rolos (A). Esquema do processo de

esferonização (B). Mecanismos de formação de péletes durante a

esferonização (D). Adaptado de SANTOS et al. (2004) e AULTON (2005).

.

Page 29: Alaine Maria Lopes Catão

14

As características de um umectante ideal são baixa volatilidade, baixa toxicidade

e compatibilidade com outros componentes da formulação. Um bom umectante deve

equilibrar a umidade do substrato com o meio, de modo que a troca gasosa seja a menor

possível. Do ponto de vista químico, aditivos umectantes podem ser classificados em

iônicos ou não iônicos, de acordo com o segmento polar que é incorporado dentro da

molécula. O segmento não-polar, como regra, é representado por cadeias

hidrocarbônicas. Compostos hidroxilados, polióis e poliéteres, em geral, são excelentes

umectantes, devido ao fato destes formarem ligações de hidrogênio com a água. Dentre

os principais umectantes destacam-se a glicerina, os poliglicóis, os sacarídeos e

polissacarídeos, os derivados de ácidos carboxílicos, os aminoácidos e seus complexos,

os extratos vegetais, entre outros (DOZIER, KERR, CORZO, 2008).

O propilenoglicol (C3H8O2), o polietilenoglicol 400/ PEG 400 (CH2CH2O n) e a

glicerina (C3H8O3) são umectantes atóxicos, baratos e fáceis de encontrar, sendo de

grande interesse em diversos ramos industriais, como na indústria farmacêutica e

alimentícia que são utilizados como matéria prima para cremes, pomadas, emulsões,

agente umectante nas embalagens de queijo, carne e doces (MARQUES et al., 2011).

Page 30: Alaine Maria Lopes Catão

15

3 JUSTIFICATIVA

O uso contínuo e indiscriminado de inseticidas sintéticos acarretou problemas de

resistência de insetos a produtos químicos, contaminação do ambiente, desequilíbrio

ecológico e presença de resíduos em alimentos que podem causar prejuízos a saúde do

homem e de outros animais. Medidas de controle microbiano são mais seguras e menos

tóxicas, quando comparadas com inseticidas sintéticos.

Metarhizium anisopliae é um fungo bem estudado e possui um mecanismo de

resistência que o torna interessante como agente no controle microbiano Em condições

naturais, M. anisopliae consegue produzir agregados de hifas. Essa estrutura de

resistência já é produzida em meios líquidos artificiais e é um potencial para o controle

de insetos e outros artrópodes, principalmente para aqueles que vivem em solo. Fatores

abióticos como UR e temperatura são de extrema importância para que essas estruturas

de resistência possam produzir novos conídios. No entanto, determinados níveis de

temperatura e UR não favorecem a conidiogênese, dificultando o desenvolvimento do

fungo.

Esse problema relacionado a condições desfavoráveis pode ser solucionado

adotando tecnologias de formulação para FE. Formulações peletizadas devem proteger

o fungo de condições abióticas estressantes e são ideais para uma aplicação mais

uniforme. Agregados de hifas peletizados associados com umectantes devem manter a

umidade alta e produzir conídios infectivos em níveis elevados no local de permanência

da praga.

Esse estudo se justifica na busca de conhecer a influência da umidade relativa na

produção de conídios de M. anipoliae IP 46 formulado em péletes, com ou sem

umectantes, e contribuir para o desenvolvimento e otimização de formulações à base de

fungos.

Page 31: Alaine Maria Lopes Catão

16

4 OBJETIVOS

4.1 Objetivo geral

Contribuir para o desenvolvimento de uma formulação peletizada a base de

fungos entomopatogênicos para o controle de vetores com hábito terrestres.

4.2 Objetivos específicos

1. Produzir microescleródios de M. anisopliae IP 46 em meio líquido e formulá-los

em péletes;

Avaliar:

2. O efeito da umidade relativa sobre a conidiogênese de M. anisopliae IP 46

peletizado;

3. O efeito higroscópico de umectantes em celulose microcristalina e em vermiculita;

4. O efeito do umectante glicerina no desenvolvimento do fungo nos péletes em

umidades relativas suboptimais.

Page 32: Alaine Maria Lopes Catão

17

5 MATERIAIS E MÉTODOS

Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Patologia de

Invertebrados do Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública (IPTSP), e no

Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da FF/UFG (FARMATEC), localizados em

Goiânia, na Universidade Federal de Goiás (UFG).

5.1 Origem e preparo de M. anisopliae

M. anisopliae s.l. IP 46 foi originalmente obtido em amostra de solo no Cerrado

do Estado de Goiás, Brasil, em 2001 (ROCHA et al., 2012), e foi depositado como CG

620 no Banco de Germoplasma da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia,

Brasília-DF. Foi cultivado em placa de Petri (100 x 20 mm) com meio BDAL (batata,

dextrose, ágar: Himedia®

, Índia; e 0,1% de levedura: Bacto Tm, USA) a 25 ± 1 oC, 75 ±

5% umidade relativa (UR) e fotofase de 12 horas por 15 dias.

Os conídios foram raspados da superfície da cultura com o auxílio de uma

espátula e suspensos em 10 mL de Tween 80 estéril a 0,05%. A suspensão foi agitada

por 2 minutos com 10 pérolas de vidro em Vórtex e filtrada com algodão hidrófilo. Os

conídios da suspensão foram quantificados em câmara de Neubauer, e a concentração

ajustada a 5 x 106 conídios / mL

-1.

No início de cada experimento, a viabilidade dos conídios (> 95%) foi

confirmada através da inoculação de 100 µL da suspensão em meio SDAL (Sabouraud,

dextrose, ágar: Himedia®, Índia; e 0,1% de levedura: Bacto Tm, USA). O meio foi

incubado a 25 ± 1 ºC por 24 horas. Os conídios germinados foram contados com auxílio

de microscópio de luz. Conídios foram considerados germinados com o comprimento

do tubo germinativo maior que o diâmetro máximo dos conídios.

5.2. Produção de agregados de hifas

Agregados de hifas (AH) foram produzidos em meio líquido, contendo relação

C:N de 30:1, composto por: 73 g de glicose; 15 g de extrato de levedura; 4 g de

KH2PO4; 0,8 g de CaCl2.2 H2O; 0,6 g de MgSO4.7 H2O; 0,1 g de FeSO4.7 H2O; 0,016 g

de MnSO4.H2O; e 0,014 g de ZnSO4.7 H2O, (MASCARIN et al., 2014). Em frascos

Page 33: Alaine Maria Lopes Catão

18

Erlenmeyer (250 mL) foram colocados 90 mL do meio líquido, e inoculados 10 mL da

suspensão de conídios totalizando um volume de 100 mL em cada frasco. Os frascos

foram incubados em agitador orbital (TE-422, Tecnal®, Brasil) a 250 rpm a 27 ± 1º C

por 4 dias. Além disso, diariamente os frascos foram agitados manualmente, durante

trinta segundos de forma orbital, para soltar a biomassa aderida na parede dos frascos.

Quatro dias após a inoculação, foram colhidos 2 mL da suspensão para medir a

concentração de AH e o acúmulo da biomassa (Figura 4-F).

A concentração de AH foi determinada em 1 mL da cultura líquida total, e sua

diluição em 9 mL de solução de Tween 80 (0,05% v/v). Em seguida, uma alíquota de

100 µL foi colocada em lâmina e contado o número de AH com auxílio de microscópio

em contraste de fase em aumento de 400 x (DM2500, Leica®

Mycrosystems LTD;

Switzer

land). Apenas os agregados de hifas maiores que 50 µm de diâmetro, compactos

e com coloração escura foram contabilizados como agregados de hifas (JACKSON,

JARONSKI, 2009). O diâmetro dos agregados foi medido com auxílio de microscópio

óptico (LAZ EZ, Leica®

Mycrosystems LTD; Switzerland). Para avaliação do acúmulo

de biomassa, foi coletado 1 mL da cultura líquida total presente nos frascos e colocado

em disco de papel filtro (Whatman n.42, quantitativo, tamanho do poro 2 µm) de 70 mm

de diâmetro, com peso previamente determinado. Em seguida, o papel filtro contendo a

biomassa foi colocado em estufa de 32 ºC e umidade < 75% por dois dias até obter um

peso constante antes da pesagem definitiva em uma balança analítica qualitativa

(JACKSON, JARONSKI, 2009).

Page 34: Alaine Maria Lopes Catão

19

5.3 Absorção de água em celulose microcristalina ou vermiculita

Os testes de absorção de água foram feitos com três umectantes diferentes:

Glicerina, propilenoglicol e polietilenoglicol (PEG 400), todos nas seguintes

proporções: 5%, 10%, 20%, 30% e 40% misturados com celulose (CMC) ou vermiculita

(m/m). O controle foi feito apenas com CMC ou vermiculita (0%). As misturas dos

umectantes com a CMC ou vermiculita foram realizadas em gral e pistilo por cinco

minutos. Em seguida, cada mistura foi dividida (1,5 g em cada placa) em três placas de

petri de plástico. As placas foram pesadas em balança analítica e colocadas em

recipiente com 86% UR a 25 ºC. A umidade do recipiente foi controlada com solução

saturada de K2SO4. Diariamente as placas eram pesadas e o peso anotado durante 5 dias.

O teste foi realizado em triplicata com três repetições para cada concentração e aditivo.

O conteúdo de umidade final foi calculado pela diferença entre os pesos inicial e final

das amostras e transformado em percentual (%).

Figura 4 – Etapas da produção de agregados de hifas. IP 46 com 15 dias de cultivo (A);

Raspagem de conídios (B); Preparação da suspensão de conídios (C e D); Meio líquido com a

suspensão de IP 46 antes (E) e depois da fermentação (F); Biomassa + TD (G); Mistura (TD +

biomassa) sendo filtrada (H).

Page 35: Alaine Maria Lopes Catão

20

5.4 Preparação dos péletes com ou sem umectantes

Para confecção dos péletes, duas técnicas diferentes foram empregadas. Na

primeira técnica foram adicionados, no quarto dia de fermentação, 5 g de terra

diatomácea (TD) para cada 100 mL de meio líquido. A TD e o meio líquido foram

misturados com auxílio de um bastão de vidro e a mistura então foi filtrada em papel

filtro de 70 mm de diâmetro, sob vácuo com auxílio de funil de Buchner e frasco

Kitassato (Figura 4-G). Após filtrado, a mistura foi colocada em uma placa de Petri,

armazenado em dessecador contendo sílica gel até obter uma umidade de 20%. A

umidade dentro do dessecador foi monitorada com um termo-higrômetro (HOBO U23).

Foram preparados péletes contendo 60% do filtrado (biomassa + TD) + 40% celulose

microcristalina ou 40% do filtrado (biomassa + TD) + 40% de glicerina + 20 % de

celulose microcristalina ou 60% do filtrado (biomassa + TD) + 30 % de celulose

microcristalina + 10% de glicerina (Tabela 1).

Na segunda técnica foi adicionada, no quarto dia de fermentação, 5 g de uma

mistura contendo vermiculita, terra diatomácea, dióxido de silício em 100 mL do meio

líquido. Essa mistura foi filtrada em papel filtro de 70 mm de diâmetro, sob vácuo com

auxílio de funil de Buchner e frasco Kitassato. Depois de filtrada, a biomassa foi

misturada com o restante da mistura de pós e com ou sem glicerina a 10%. Os péletes

foram compostos (com a biomassa misturada) por 78% de vermiculita + 20% de TD +

2% de dióxido de silício ou 68% de vermiculita, + 20% de terra diatomácea, + 2% de

dióxido de silício + 10% de glicerina (Tabela 1).

A homogeneização dos pós e a umidificação foram feitas gradativamente e

manualmente por mais ou menos cinco minutos em um recipiente de aço inoxidável. A

massa úmida e homogênea foi extrusada em um extrusor de rolos (20 Extruder Cavela,

Sturminster Newton, Inglaterra) com malha de 0,5 mm a 25 rpm. Após toda malha ser

extrusada (10 minutos em média), o extrusado foi colocado em um esferonizador (Multi

Boul Spheronizer Cavela) com rotações de 1.500 rpm por três minutos para confecção

dos péletes.

Os péletes formados foram secos em dessecador por sete dias, com sílica gel a 5

ºC até atingir 5% de umidade ou em leito fluidizado (Hüttlin, Bosch, Stuttgart,

Alemanha) a 40 ºC por 30 minutos (Figura 5). Após a secagem, os péletes foram

Page 36: Alaine Maria Lopes Catão

21

analisados quanto ao seu teor de água utilizando uma balança de infravermelho

(IV2000, Gehaka, São Paulo, Brasil). Os péletes foram armazenados em tubo tipo

Falcon em freezer a -20ºC, e este era retirado 10 minutos antes para realização dos

experimentos (RODRIGUES, 2014).

Aditivos (%)

Formulação TD CMC VE DS GLI

1 60 40 - - -

2 40 20 - - 40

3 60 30 - - 10

4 20 - 78 2 -

5 20 - 68 2 10

Figura 5 – Processo de peletização. Mistura da biomassa com os aditivos - malaxagem

(A e B); Extrusor de rolos (C); Massa extrusada (D); Esferonizador (E); Péletes

formados (F).

TD = terra diatomácea

CMC = celulose microcristalina

VE = vermiculita

DS= dióxido de silício

GLI = glicerina

Tabela 1 – Proporção de aditivos utilizados na confecção de péletes com celulose

microcristalina ou vermiculita.

Page 37: Alaine Maria Lopes Catão

22

5.5 Simulação da umidade relativa

Foram testadas oito umidades relativas (UR) entre 75 – 100%. Para 75%

utilizou-se solução saturada de NaCl. Para as outras UR, utilizou-se soluções aquosas

não saturadas de NaCl baseando-se nos valores da tabela 2. O vapor de água foi

controlado por solução saturada.

Foram utilizados recipientes de plástico (200 mm de comprimento, 140 mm de

largura, 50 mm de altura) com tampa (Figura 6). Em cada recipiente, foi colocado

suporte plástico na forma de espiral (33 mm de comprimento, 33 mm de altura) ajustado

na base do recipiente. As umidades relativas foram ajustadas com NaCl conforme a

Tabela 2. Dentro de cada recipiente, foi colocada uma placa de cultura com 24 poços

(marca TPP), sendo que cada poço possuía 15,4 mm de diâmetro, 1,5 mL volume e 5

mm de profundidade (Figura 6-A). A placa foi posicionada sobre suporte plástico para

que não ficasse em contato com a solução. Trinta miligramas de péletes foram pesados e

adicionados em forma de monocamada em cada poço. Os recipientes foram fechados,

colocados em um recipiente maior (350 mm de comprimento, 200 mm de largura, 350

UR (%) g/300 mL de

H2O destilada

100 0

98,5 7,5

96,5 15

93 30

91 37,5

89 45

86 52,5

75 saturada

Tabela 2 – Relação de NaCl

dissolvido em água para estabelecer

umidade relativa (UR) definida a

25º C em recipiente fechado.

Fonte: WINSTON, BATES (1960)

Page 38: Alaine Maria Lopes Catão

23

mm de altura), e então mantidos a 25 ºC com fotofase de 12 horas. Para verificação da

umidade relativa, foi introduzida no recipiente uma sonda de medidor de umidade

(HOBO H8® Onset Computer Corporation, Bourne, MA, USA).

Diariamente, durante 15 dias, os recipientes foram retirados de forma cuidadosa

da estufa para avaliação do desenvolvimento de micélio e de conídios sobre os péletes,

utilizando uma lupa com aumento de 80 x (Leica EZ4). Todos os poços foram

examinados e apenas os péletes com crescimento de micélio foram quantificados. Para

quantificação de conídios formados sobre os péletes, foram adicionados 2 mL de Tween

80 a 0,05% em um dos poços, o líquido com os péletes foi homogeneizado com pipeta e

em seguida transferido com pipeta para um tubo de Eppendorf e esse agitado com

Vórtex durante três minutos para homogeneizar os conídios. Em seguida foi feita a

diluição com proporção 1:10 e dessa diluição foi retirado 200 µL para ser quantificado

em câmara de Neubauer com auxílio de microscópio de luz (Leica DMLS).

Figura 6 – Recipiente de plástico usado para testes com UR. Trinta

miligramas dos péletes em cada poço da placa de cultura (A); Péletes em

forma de monocamada (B); Recipiente fechado hermeticamente com solução

NaCl (C e D).

Page 39: Alaine Maria Lopes Catão

24

5.5 Análise dos resultados

Para cada ensaio, foram realizadas quatro repetições independentes, cada uma

com lote diferente de microescleródios peletizados, totalizando quatro lotes para péletes

com celulose e três lotes para péletes confeccionados com vermiculita. Resultados

foram examinados com análise de variância (ANOVA) e teste de comparação múltipla

Student-Newman-Keuls (SNK). As médias foram consideradas significativamente

diferentes com P < 0,05.

Page 40: Alaine Maria Lopes Catão

25

6 RESULTADOS

6.1 Efeito de umectantes na absorção de água em celulose microcristalina ou

vermiculita

A quantidade de água absorvida em celulose microcristalina ou vermiculita

acrescida com PEG 400, propilenoglicol ou glicerina foi crescente nas concentrações de

5 a 40% sob condições controladas (25 ± 1 C e 86 ± 5%), por cinco dias,

independentemente do umectante testado. As análises estatísticas apontam um efeito

significativo dos umectantes testados, nas diferentes concentrações, para celulose (F2,35

= 51,71; P < 0,001) ou vermiculita (F2,35 = 167,11; P < 0,001). A absorção de água no

controle (sem adição de umectantes) permaneceu inferior às demais proporções, sendo

absorvida apenas 3% de água em celulose, e nenhuma absorção em vermiculita em até

cinco dias (Figura 7).

Quando se utilizou celulose, notou-se um aumento na absorção de água em todas

as concentrações dos umectantes nas primeiras 24 horas. Não foi observado absorção de

água nas concentrações de 5 e 10% de PEG 400 com vermiculita. Independente do

aditivo fica evidente que glicerina foi o umectante que apresentou maior e mais rápida

absorção de água em todas as concentrações (Tabela 3 e Figura 7).

Houve efeito significativo entre os dois aditivos para os umectantes

propilenoglicol (F5,24 = 29,71; P < 0,001) e PEG 400 (F5,24 = 12,76; P < 0,001) e não foi

observado efeito significativo entre celulose e vermiculita para glicerina (F5,24 = 0.78; P

< 0,5712). A maior porcentagem de absorção em celulose ocorreu no quinto dia na

concentração de 40% de glicerina (23% absorvido) e a menor com 5% de PEG 400

(15% absorvido). Enquanto para vermiculita, a maior absorção também ocorreu no

quinto dia com 19% em concentração de 40% de glicerina e a menor porcentagem foi

de 2% com 5% de PEG 400.

Page 41: Alaine Maria Lopes Catão

26

Aditivo Umectante Absorção de água ( % ± EM)

5 % 10 % 20 % 30 % 40 %

PEG 400 1 ± 1,6 4 ± 0,8 5 ± 0,32 7 ± 0,09 7 ± 0,5

Celulose Propilenoglicol

3 ± 0,4 4 ± 0,1 4 ± 0,06 7 ± 0,1 7 ± 0,07

Glicerina 5 ± 0,1 5 ± 0,4 6 ± 0,9 9 ± 0,1 11 ± 0,8

PEG 400 0 ± 0,3 0 ± 0,6 2 ± 0,2 5 ± 0,05 7 ± 0,4

Vermiculita Propilenoglicol

1 ± 0,2 1 ± 0,09 2 ± 0,06 5 ± 0,06 6 ± 0,04

Glicerina 1 ± 0,2 1 ± 0,1 3 ± 0,2 6 ± 0,8 7 ± 0,53

Um aumento na absorção de água em função dos dias de exposição pôde ser

notado na Figura 8. Não houve absorção de água para o controle com vermiculita

durante os cincos dias de exposição. Houve um aumento no 2º dia de exposição na

concentração de 5% de glicerina, porém a absorção se manteve constante até o 5º dia.

Nos testes com celulose microcristalina sem glicerina, o controle conseguiu

absorver água, alcançando até 3% de absorção em cinco dias. Na proporção de 10%

Figura 7 – Absorção média (± erro padrão da média) de água em celulose microcristalina (A) ou

vermiculita (B), acrescida de polietilenoglicol 400 (PEG 400), propilenoglicol, ou glicerina em

proporções de 5 – 40% com cinco dias de exposição a 25 ± 1 oC e 86 ± 5% de umidade relativa.

Tabela 3 – Absorção de água (% ± EM) em celulose microcristalina ou vermiculita acrescida de

umectantes polietilenoglicol 400 (PEG 400), propilenoglicol, ou glicerina em concentrações de 5 –

40% em 24 horas a 25 ± 1 oC e 86 ± 5% de umidade relativa.

Page 42: Alaine Maria Lopes Catão

27

nota-se um aumento crescente com até 8% de água absorvida em cinco dias de

exposição. A maior absorção de água foi no 5º dia com 23%.

6.2 Acúmulo de biomassa e produção de agregados de hifas

A média do acúmulo de biomassa de sete lotes de M. anisopliae foi de 0,0530 ±

0,003 g/mL. A quantidade média de AH obtida na suspensão foi de 180 ± 1

microescleródios/mL. O tamanho desses agregados variou entre 61 µm a 380 µm de

comprimento. (Figura 9).

Figura 8 – Gráfico de superfície-resposta ilustrando a absorção de água em celulose (A)

ou vermiculita (B) acrescida de glicerina em proporções de 5 – 40% expostas a 25 ± 1 oC

e 86 ± 5% de umidade relativa até cinco dias.

Page 43: Alaine Maria Lopes Catão

28

6.3 Efeito da Umidade relativa em péletes de celulose ou de vermiculita

Foi observado um efeito positivo da umidade e do tempo de incubação sobre a

produção de conídios de M. anisopliae IP 46. O fungo não desenvolveu micélio nos

péletes de celulose nos primeiros três dias de exposição, independentemente da umidade

testada e até 20 dias a ≤ 89% de UR. A formação de micélio nos péletes iniciou a partir

do quarto dia de exposição na maior UR (100%) e com aumento tardio nas outras

umidades com até sete dias de atraso a 91 % de UR.

A maioria dos péletes (> 90%) apresentou micélio em toda a sua superfície

visível; entretanto, observou-se maior quantidade de micélio nos péletes expostos a

100% (> 6 dias), 98,5% (> 7 dias), 96,5% (> 11 dias) e 93% (> 14 dias) de UR, com

abundância de micélio a 98,5% e 100 % de UR após 18 dias (Figura 10).

A produção de conídios foi similar entre as repetições, ou seja, a conidiogênese

iniciou a partir do quinto dia a 100 % de UR e se prolongou até 12 dias em umidade de

93 %, e os conídios não foram produzidos em umidades ≤ 91% até 20 dias. A maior

produção de conídios aconteceu a 100% de UR (1,2 x 106 ± 7,9 x 10

4 conídios / mg)

seguindo por 98,5% de UR (9,2 x 105 ± 1,7 x 10

5 conídios / mg), 96,5% (2,4 x 10

5 ± 1,2

x 105

conídios / mg) e 93% de UR (9,8 x 104 ± 5,6 x 10

4 conídios / mg) (Figura 11).

Figura 9 – Agregados de hifas (AH) produzidos após quatro dias de incubação a 250 rpm e

27 ºC. Culturas foram crescidas em meio com razão de C:N de 30:1. AH corados com azul

de algodão e visualizados com magnitude de 400 x (A). AH com diâmetro medido em

microscópio de contraste de fase no aumento de 400 x (B).

Page 44: Alaine Maria Lopes Catão

29

Encontrou-se efeito significativo da umidade (análise dos dados obtidos de 91 %

a 100 %) no número de conídios produzidos nos péletes durante 20 dias de incubação

(F4,300 = 252; P < 0,001: 100%, 98,5%, 96,5%, 93% e 91% de UR) indicando uma

relação proporcional entre umidade e produção de conídios. A quantidade de conídios

nos péletes diminuiu significativamente com o tempo de exposição a 96,5% (F19,60 =

2,1; P < 0,04), mas não a 93% de UR (F19,60 = 1,7; P = 0,2).

Figura 10 – Péletes de celulose (40% celulose, 60% de terra diatomácea + IP 46) em placas

de cultura, expostos a 100% de UR (A) e 98,5% de UR (B) a 25 ± 1 oC após cinco dias de

incubação. Presença de micélio e início da conidiogênese.

Page 45: Alaine Maria Lopes Catão

30

O desenvolvimento de micélio sobre os péletes de vermiculita iniciou no terceiro

dia de exposição para 100% UR, no quarto dia para 98,5% e 96,5%, no quinto dia para

93% UR, e no sétimo dia para 91 % UR. Foi observada conidiogênese a partir do quinto

dia em umidade ≥ 96% e no sexto dia para 93% UR. Nas demais umidades testadas (≤

91%) não houve produção de conídios, à semelhança de péletes com celulose.

A produção de conídios foi crescente ao longo do tempo para cada umidade,

sendo que a maior produção de conídios ocorreu a 100% UR (3,3 x 106

± 3,6 x 105

conídios / mg) com 20 dias de incubação (Figura 12). Ocorreu um efeito significativo e

positivo da umidade sobre o número de conídios produzidos nos péletes de vermiculita

durante os 20 dias de incubação (F4, 10 = 40,0; P < 0,001).

Houve efeito significativo do tempo de exposição para produção de conídios nas

umidades de 100 - 93% (100%: F19, 40 = 35,3; P < 0,001; 98,5%: F19, 40 = 27,2; P <

0,001; 96%: F19, 40 = 12,4; P < 0,001; e 93 %: F19, 40 = 5,2; P < 0,001).

Figura 11 – Número médio de conídios de Metarhizium anisopliae /

mg de péletes formulados (40% celulose, 60% de terra diatomácea +

IP 46) após exposição dos péletes em umidade relativa entre 75% e

100%, fotofase de 12 horas a 25 ± 1 oC até 20 dias.

Page 46: Alaine Maria Lopes Catão

31

Houve um efeito significativo do inerte (celulose e vermiculita) na produção de

conídios sobre os péletes a 100% UR (F19, 80 = 4,9; P < 0,001), mas esta diferença não

foi detectada em 98,5% UR (F19, 80 =1,5; P = 0,8); 96,5% UR (F19, 80 =0,75; P = 0,7); e

93% UR (F19, 80 = 0,64; P = 0,8).

6.4 Efeito da Umidade relativa em péletes de celulose ou vermiculita com glicerina

Péletes de celulose formulados com 40% de glicerina quando expostos a 75%,

91%, 93% e 100% UR não formaram micélio e conídios de M. anisopliae a 25°C e

fotofase de 12 horas até 20 dias. Houve acúmulo de líquido em todos os poços de

cultura para UR ≥ 91% (Figura 13). Péletes expostos a 75% UR não apresentaram

acúmulo de água, porém os péletes ficaram aderidos no fundo dos poços da placa de

cultura, provavelmente pelo aumento da umidade nos péletes.

Figura 12 – Número médio de conídios de Metarhizium anisopliae /

mg de péletes formulados (20% de terra diatomácea + 78% vermiculita

+ 2% dióxido de silício) após exposição dos péletes em umidade

relativa entre 75% e 100%, fotofase de 12 horas a 25 ± 1 oC até 20

dias.

Page 47: Alaine Maria Lopes Catão

32

Observou-se desenvolvimento pleno de M. anisopliae IP 46 sobre os péletes

formulados com 10% de glicerina em umidade de 91%, e sem desenvolvimento em

umidades de 93%, 89% e 86%. Houve desenvolvimento de micélio e produção de

conídios nos péletes controle (sem glicerina) exposto a 93% UR, mas não nas outras

umidades (91%, 89% e 86%). As análises estatísticas apontaram um efeito significativo

do tempo na produção de conídios em péletes formulados com 10% de glicerina

expostos a 91% UR (F25,34 = 11,907; P < 0,001). O desenvolvimento de micélio sobre os

péletes com 10% glicerina expostos a 91% UR iniciou a partir do 6º dia e teve

abundância no 10º dia, onde também ocorreu a produção de conídios (Figura 14), sendo

que a maior produção de conídios aconteceu com 20 dias (1,4 x 105

± 3,7 x 103

conídios

/ mg).

Figura 13 – Péletes de celulose com 40% de glicerina expostos a 91%

UR a 25 ± 1 oC após cinco dias em placa de cultura. Note o acúmulo de

água ao redor e sobre os péletes.

Page 48: Alaine Maria Lopes Catão

33

Figura 14 – Péletes de celulose com 10% de glicerina expostos a 91% UR a 25 ± 1 oC em

placa de cultura. Início do desenvolvimento de micélio sobre os péletes após cinco dias de

exposição (A). Desenvolvimento de conídios sobre os péletes após 10 dias de exposição (B).

Figura 15 – Início da conidiogênese sobre os péletes à base

de vermiculita com 10% de glicerina, após oito dias de

exposição. Péletes expostos a 91% UR a 25 ± 1 oC em

placa de cultura.

Page 49: Alaine Maria Lopes Catão

34

Nos péletes à base de vermiculita formulados com 10% de glicerina, houve

desenvolvimento de micélio e produção de conídios a 91% UR e sem desenvolvimento

em péletes expostos a 93%, 89% e 86% UR. No grupo controle, sem glicerina, os

péletes expostos a 93% e 91% formaram micélio, mas apenas os péletes expostos a 93%

produziram conídios. O desenvolvimento de micélio sobre os péletes com 10% de

glicerina expostos a 91% UR teve início no 5º dia, e a produção de conídios no 8º dia de

exposição (Figura 15). Observou-se um efeito positivo do tempo na conidiogênese em

péletes de vermiculita formulados com 10% de glicerina expostos a 91% UR (F19, 40 =

306,68; P < 0,0001).

Houve efeito do inerte na produção de conídios sobre os péletes expostos a 91%

UR (F19, 80 = 27,595; P < 0,001). Péletes de vermiculita com 10% de glicerina tiveram

maior e mais rápida produção de conídios em relação aos péletes com celulose, sendo

no 20º dia a maior produção (1,1 x 105

± 5,2 x 103 conídios / mg) (Figura 16).

Figura 16 – Número médio de conídios (± erro padrão da média) de

Metarhizium anisopliae / mg de péletes de celulose (30% celulose, 60%

de terra diatomácea + 10% glicerina) ou vermiculita (20% de terra

diatomácea + 78% vermiculita + 2% dióxido de silício) após exposição em

91% UR, fotofase de 12 horas a 25 ± 1 oC até 20 dias.

Page 50: Alaine Maria Lopes Catão

35

7 DISCUSSÃO

Celulose microcristalina acrescida de umectantes apresentou maior

higroscopicidade quando comparada com vermiculita. A adição de umectantes causou

aumento no teor de umidade das misturas após exposição a 86% UR a 25 ºC. A

quantidade de água absorvida está diretamente relacionada com o tempo de exposição e

com a proporção de umectantes, ou seja, quanto maior a concentração, e mais longa a

incubação, maior é a absorção de água. Nos testes de higroscopicidade, a celulose teve a

capacidade de absorver mais água em relação à vermiculita.

A justificativa é baseada na alta capacidade destes umectantes em reter água

devido à formação de ligações de hidrogênio com as moléculas de água, e pela

propriedade da celulose microcristalina agir como uma “esponja”, tendo alta capacidade

de reter água dentro de sua matriz (FIELDEN, NEWTON, OBRIEN, 1988; EK,

NEWTON, 1998). O inerte vermiculita é um material inorgânico e mostrou alta

capacidade de reter água, quando misturado com umectantes, porém teve desempenho

inferior em relação à celulose.

Todos os umectantes testados conseguiram capturar umidade do ar em ambiente

com 86% de umidade relativa, entretanto, glicerina foi o mais higroscópico de todos,

em todas as concentrações testadas, independente do inerte (celulose ou vermiculita),

seguindo de propilenoglicol e PEG 400. A glicerina apresentou um efeito sinérgico

entre os inertes. A glicerina é um coproduto do biodiesel, sendo um insumo renovável,

abundante e economicamente viável. É bem utilizada em diferentes setores industriais,

tais como em fármacos, cosméticos, alimentos e tabacos (MOTA, SILVA,

GONÇALVES, 2009), e por esta razão, foi escolhida e usada nos testes seguintes.

O desenvolvimento de conídios de microescleródios de M. anisopliae nos

péletes de celulose ou vermiculita foi totalmente dependente da umidade relativa. O

crescimento micelial foi impedido e nenhum conídio produzido a ≤ 89% de UR a 25 ºC

e fotofase de 12 horas. M. anisopliae exposto a 100% UR necessitou no mínimo de três

e cinco dias para produzir micélio e conídios, e de quatro e seis dias para 98,5 %,

respectivamente.

Umidades tais como 91%, 93% e 96,5% podem ser consideradas como críticas

para o crescimento do fungo, devido à pouca presença (93%, 96,5% UR) ou ausência

total de conídios (91% UR) nos péletes. Isto pode ser confirmado no trabalho de Liu,

Page 51: Alaine Maria Lopes Catão

36

Lin, Shiau (1989), que observaram um decréscimo na conidiogênese de M. anisopliae

MA-1 em umidades relativas abaixo de 90,2%, sendo a umidade relativa um importante

fator na esporulação do fungo. Pode ser confirmado também no trabalho de Luz,

Fargues (1997), onde o limiar para infecção por Beauveria bassiana em Rhodnius

prolixus foi de 96% UR. Assim como Ignoffo (1992), que destacou a umidade como um

requisito fundamental para a produção de conídios e sobrevivência de fungos

entomopatogênicos no ambiente.

Observou-se uma abundante esporulação a partir do 16º dia para umidades mais

altas, o que está de acordo com o crescimento de M. anisopliae IP 46 em condições de

laboratório. Em geral, o número de conídios aumentou com o tempo de exposição,

principalmente onde a UR era mais elevada (≥ 93%). Este resultado está de acordo com

o que foi observado para o fungo do arroz Magnaporthe grisea, cuja produção de

conídios foi aumentada em umidades relativas entre 95 e 100% (ALVES,

FERNANDES, 2006).

A produção de conídios caiu drasticamente entre 96,5% e 98,5% UR, sendo um

limiar inferior de UR para a produção de conídios, independente do aditivo. O número

maior de conídios foi obtido com 20 dias de exposição a 25 ºC para umidades ≥ 93%,

mostrando que a formulação peletizada com agregados de hifas mantém a

conidiogênese in situ em condições apropriadas.

Não houve produção de conídios sobre os péletes confeccionados com celulose

microcristalina e 40% de glicerina. Os péletes se mostraram ineficientes ao

desenvolvimento de M. anisopliae em umidades ≥ 91% e em 75%. Um acúmulo de

líquido em volta dos péletes foi observado, ou seja, a concentração do umectante

glicerina foi muito alta, absorvendo muita água sobre os péletes, o que impediu o

desenvolvimento de M. anisopliae. Porcentagens elevadas de umidade podem ter

bloqueado a respiração do fungo pela ausência de O2, e também podem favorecer o

crescimento de fungos saprófitas, que necessitam de maiores quantidades de água para

se desenvolverem. O substrato (placa de cultura) onde foram colocados os péletes

influenciou no aumento do líquido em volta dos péletes. O modelo do substrato era de

plástico o que dificultou o escoamento desse líquido, fazendo com o que o mesmo se

acumulasse nos poços da placa de cultura, e assim, impedindo o desenvolvimento do

fungo.

Micélio e conídios de M. anisopliae se desenvolveram apenas nos péletes

preparados com celulose e 10% glicerina e nos péletes com vermiculita e 10% glicerina

Page 52: Alaine Maria Lopes Catão

37

expostos a 91% UR, sendo que péletes com vermiculita e glicerina 10% tiveram maior

produção de conídios em relação aos péletes com celulose. Alguns poços da placa de

cultura com péletes de celulose expostos a 93%, apresentaram acúmulo de líquido, e

umidades < 91% não desenvolveram micélio e nem produziram conídios. Umidade

relativa de 91% foi o limiar para a produção de conídios. Apenas os péletes de celulose

acumularam água. Isso pode ser explicado com o primeiro experimento, no qual a

mistura de celulose e glicerina absorveu mais água que vermiculita e glicerina. A

celulose microcristalina já tem propriedade de umectar, aglutinar e é o excipiente base

mais usado na elaboração de péletes (DOELKER et al., 1995; PASQUALOTO et al.

2005).

Os resultados da produção e tamanho dos agregados de hifas, e o acúmulo de

biomassa mostraram-se semelhantes aos resultados obtidos por Jackson, Jaronski (2009)

e Behle, Jackson, Lina B. (2013), onde também produziram agregados de hifas em meio

com baixa concentração de nutrientes (30:1).

Péletes são fáceis de manusear e possuem uma distribuição homogênea, por isso

a busca para otimizar formulações é importante. Formulação peletizada de AH acrescida

de glicerina teve capacidade de produzir novos conídios em umidades de 91%. E

formulação peletizada sem glicerina teve capacidade para produzir em umidades ≥ 93%.

E essa capacidade de AH produzir conídios no local da aplicação pode ser um potencial

para o controle microbiano de pragas.

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38

8 CONCLUSÕES

Entre os três umectantes testados, glicerina parece ser o umectante mais

higroscópico em relação à propilenoglicol e PEG 400.

A esporulação de M. anisopliae IP 46 foi altamente influenciada pela umidade

relativa.

O umectante glicerina a 10% não foi tóxico para Metarhizium anisopliae.

O desempenho de M. anisopliae IP 46 sobre os péletes foi melhor com adição de

glicerina 10% em umidade subotimal.

O modelo do substrato usado não foi eficiente para a conidiogênese do fungo em

péletes com 40% de glicerina.

Microescleródios de M. anisopliae IP 46 formulados em péletes podem ser usados

como micoinseticidas em um programa de controle biológico.

Embora a absorção de água em celulose acrescida de umectantes tenha sido

melhor, a produção de conídios sobre os péletes de vermiculita foi maior do que

os péletes de celulose.

O aditivo inorgânico vermiculita, foi o melhor aditivo para a formulação

granulada, pois favoreceu o desenvolvimento do fungo, sendo menor a chance de

contaminação por outros microrganismos.

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