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Controle biológico com microrganismos

Prof. Italo Delalibera Júnior - ESALQ-USP

FAPESP workshop - Desafios da Pesquisa em Controle Biológico na Agricultura no Estado de São Paulo

Foto #1

Laboratório de Patologia e Controle Microbiano de Insetos

ESALQ/USP

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Roteiro

Situação Atual do Controle Biológico de Pragas com Microrganismos no Brasil

Desafios da pesquisa em controle microbiano de pragas

Direções futuras para o desenvolvimento de estratégias mais diversas e eficazes

Situação Atual do Controle Biológico de Pragas com Microrganismos no Brasil

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• Muitas espécies com potencial para uma grande gama de hospedeiros

• B. bassiana e M. anisopliae compreendam a grande maioria dos produtos usados em alguns nichos de mercado

• Sistema de produção por fermentação sólida requer intensa mão-de-obra com contaminação elevada (Europa <20.000 UFC/g

• Limitado investimento em formulação

• Curto período de prateleira dos produtos comerciais

Fungos

• Steinernema and Heterorhabditis usados primariamente para pragas de solo

• Progressos têm resultado em avanços na produção in vivo e in vitro e novos métodos de aplicação

• Nenhum produto sendo comercializado no país

Nematóides

Grupos de microrganismos usados com sucesso no controle de pragas

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• Baculovirus para controle de lagartas

• São seguros, de fácil formulação aplicação. Novos produtos estão ganhando uma maior quota de mercado

• Limitações e desafios para pesquisa: ausência de sistema prático de produção in vitro, custos de produção em geral mais elevados, limitada persistência pós-aplicação, ritmo lento de matar e alta especificidade.

Vírus

• Bacillus thuringiensis kurstaki para controle de lagartas. >50% do mercado de biopesticidas

• Ação rápida, fácil de produzir e formular a um custo relativamente baixo, tempo de prateleira longo.

• Desafios para pesquisa: descoberta de isolados e toxinas mais eficazes, inovações em formulações e melhores sistemas de aplicação

Bactéria

Grupos de microrganismos usados com sucesso no controle de pragas

A nova onda da Agricultura:

• Pesticidas microbianos e promotores biológicos de produtividade (Promotores de crescimento, antagonistas de doenças e de nematóides, etc)

Fertilizantes → pesticidas → biotecnologia→ produtos microbianos

2013 = 56 produtos biológicos registrados (60% microrganismos)2015 = 107 produtos biológicos registrados (73% microrganismos)

Fonte: Agrofit e ABCBIO, respectivamente

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Previsão de crescimento do mercado de biopesticidas

Situação atual do CMP

Abordagens de uso de Controle Biológico não são tratadas de forma Integrada com outras estratégias de manejo de pragas como pesticidas químicos

Um número muito limitado de isolados de poucas espécies de microrganismos é comercializado hoje no país.

Produtos a base de fungos no país são a base de conídios aéreos produzidos por fermentação sólida quase exclusivamente em arroz com sistema de produção sem muitas inovações desde a década de 70.

Muitos produtos são de qualidade ruim, não formulados e com curto período de prateleira

Fungos são usados para o controle de poucas pragas somente através de pulverizações aquosas

Desafios da pesquisa em controle microbiano de pragas

Situação atual:

Abordagens de uso de agentes biológico não são tratadas de forma Integrada com o controle de pragas por pesticidas químicos

Desafio da pesquisa:

Desenvolver estratégias de uso de controle biológico por conservação como componentes do manejo integrado de pragas

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Flutuação populacional de cigarrinha-das-raízes e porcentagem de infecção por Metarhizium

Monitoramento ambiental do isolado aplicado ESALQ 1604 - Insetos

Insetos infectados pelo isolado aplicado

7 dias – 50%

30 dias – 50%

60 dias – 70,5%

ESALQ 1604

INSETO

SOLO

RAÍZ

Rede de haplótipos de 309 isolados de Metarhizium spp. coletados em cana

Isolado aplicado somente foi recuperado de cigarrinhas e não de solo e raízes

Situação atual:

Um número muito limitado de isolados de poucas espécies de microrganismos é comercializado hoje no país.

Desafio da pesquisa:

Revelar a diversidade de microrganismos com potencial no país e viabilizar o uso destes microrganismos.

Distribuição de haplótipos obtidos com a região MzIGS3 de Metarhizium spp. de 303 isolados recuperados em solo de áreas com vegetação nativa e agrícolas (anual e perene) em 2012 e 2013.

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Alta diversidade de Metarhizium no Brasil

Diversidade genética de isolados de Metarhizium spp. no Brasil 2013

Diversidade de Metarhizium spp. em plantio de Cana-de-açúcar 2015

Espécie N H Hd π

M. robertsii 197 13 0,500 0,0052

M. anisopliae 35 6 0,471 0,0077

M. pingshaense 23 2 0,514 0,0005

Metarhizium sp. indet. 1 38 15 0,910 0,0283

N = n. de isolados; H = haplótipos; Hd= diversidade haplotípica; π= diversidade nucleotídicaNeH = n. efetivo de haplótipos; I = índice de Shannon; h = diversidade haplotípica

Situação atual:

Produtos a base de fungos no país são a base de conídios aéreos produzidos por fermentação sólida quase exclusivamente em arroz com sistema de produção sem muitas inovações desde a década de 70.

Desafio da pesquisa:

Sistemas mais eficientes de produção devem ser desenvolvidos: Automatização de etapas na produção por fermentação sólida e produção de outras estruturas (blastosporos e microescleródios) por fermentação líquida para atender a demanda crescente.

Production by liquid fermentation and formulation of the fungal entomopathogen Beauveria bassiana against whiteflies

Previous studies- Yields < 1 x 1012 blast / L medium- Fermentation time > 5 days- Poor desiccation tolerance and shelf-life

Blastospores produciton

Biomassproduction

Media development

Scale-upproduction

Post-production

- Desiccationtolerance

- Storage stability

Insecticidalperformance

Virulence

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Glucose and oxygen availability change morphology and enhance yield and efficacy of blastospores

Bioefficacy of blastosporesAir-dried blastospores are more virulent than aerial conidia to whitefly nymphs

Fungus Spore type n Slope LC50

(spores/cm2)

B. bassiana Blastospores 3113 2.05 485

Conidia 3059 1.85 2230

Blastospores kill whiteflies much quicker than conidia

Fungus Spore type n Median survival

time (days)

B. bassiana Blastospores 512 2.45 ± 0.05 b

Conidia 561 3.35 ± 0.07 a

25% faster

78% more lethal

Situação atual:

Muitos produtos são de baixa qualidade, não formulados e com curto período de prateleira

Desafio da pesquisa:

Desenvolver formulações levando-se em consideração a praga e a cultura alvo e adaptadas às condições brasileiras com maior período de prateleira

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O que buscar em uma formulação?

• Aumentar a resistência no transporte e armazenamento (Maistempo de prateleira)

• Melhorar a capacidade de espalhamento

• Maior proteção contra os efeitos dos raios ultravioleta

• Melhorar a aderência na superfície do corpo do inseto e nasfolhas

Microscopia Eletrônicas de Varredura da região ventral de ninfas de 3° instar de Diaphorina citripulverizadas com Isaria fumosorosea ESALQ- 1296 e adjuvantes (Tween 80, KBRAdj, Silwet-L77)Barra: A-J: 250 µm; a-j: 15 µm

Seta preta: conídios. Barra: A-J: 250 µm; a-j: 15 µm

MEV da região ventral de adultos de Diaphorina citri pulverizados com Isariafumosorosea ESALQ- 1296 com adjuvantes Tween 80 e KBRAdj

Efeito da UR na eficácia de I. fumosorosea ESALQ1296 com adjuvantes e óleos no controle de D. citri

30±5% UR 80±5% UR

Situação atual:

Fungos são usados para o controle de poucas pragas somente através de pulverizações aquosas

Desafio da pesquisa:

Busca por inovações na forma de utilização dos fungos especialmente desenvolvidas para adequar o uso para diversos sistemas e condição tropical Brasileira

A

Vermelho

Preto

B

2,7 cm de Ø

2 cm de Ø

6 cm

1,5 cm de Ø

7,5

cm

16

,5 c

m

6,5 cmde Ø

7,5 cm de Ø

19 cm de Ø

8 c

m

C

Visão da armadilha de auto-inoculação

Eficiência de armadilha de auto-inoculação de B. bassiana para o controle da broca do café

Fotos: André Arnosti

Pulverização com 0,01% tween 80 Exposição a B. bassiana em tecido

Maior adesão de Beauveria bassiana sobre a broca-do-café exposta a conídios em armadilha (sem água)

Mortalidade < 50% Mortalidade > 90%

Dorsal

Ventral

Mortalidade total e confirmada de H. hampei após passarem por armadilha de

auto-inoculação contendo Beauveria bassiana produzidos sobre tecido têxtil

Lã “Sherpa” e mantidas por dez dias a 25 ± 1 oC, UR 60 ± 10%

Alta mortalidade de Hypothenemus hampei por mais de 150 dias em campo

Aplicação de Fertilizantes em associação com B. bassiana para manejo de Hypothenemus hampei

Nitrogênio (cápsula de baixa liberação) - Fósforo – Potássio (KCL) 2 aplicações (novembro e fevereiro)

0

5

10

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A - Base da planta ("saia") B - Meio da planta

C - Topo da planta D - Infestação total

NC

% F

ruto

s d

e c

afé

pe

rfu

rad

os

po

r H

yp

oth

en

em

us

ham

pe

i

Data das Avaliações

Frutos de café perfurados pela broca-do-café após aplicação de

B. bassiana ESALQPL63 junto com fertilizantes

Fru

tos

pe

rfu

rad

os

(%)

Direções futuras que podem levar ao desenvolvimento de estratégias mais diversas e eficazes de controle com fungos

O Futuro do CB depende de investimentos em P&D

• Fungos com grande potencial tem sido negligenciados: Metarhizium rileyi,

Neozygite floridana, Hirsutella thompsonii, Aschersonia, etc.

• Busca por novos virus para outros Noctuideos (Spodoptera cosmioides, S.

eridania, H. virescens and H. zea), novos strains de Bt , NPV e nematóides

• Marcadores moleculares para os mais importantes fungos entomopatogênicos

para programas de controle de qualidade e monitoramento no ambiente;

• Mistura de produtos químicos e biológicos

• Microencapsulação, Fungal bands, Hydromulching

• Preservação em coleção fiel depositária do patromônio

genético

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