Solubilização do fosfato e atividade de enzimas de interesse agrícola por microrganismos de líquens da Antártica

O continente Antártico é caracterizado por condições ambientais restritivas de clima, habitats e biogeografia, apresentando o clima mais frio e seco conhecido na Terra. A esse respeito, suspeita-se que bactérias e leveduras adaptadas a tais condições, desempenham funções primordiais no aumento da disponibilidade do fósforo do solo para as plantas, porque possuem a capacidade de solubilizar fontes de fosfatos inorgânicos insolúveis, como também, com potencial para produção de enzimas ativas em temperaturas brandas. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar o potencial de microrganismos isolados de liquens da Antártica para solubilização de fosfato e prospecção de enzimas (celulase, amilase e pectinase). As amostras de liquens foram coletadas nas ilhas do arquipélago Shetland do Sul durante à Expedição Brasileira ao Continente Antártico, a OPERANTAR XXIV (verão de 2015/2016). Uma coleção de 271 isolados previamente recuperados de 30 amostras de liquens do ambiente Antártico dos gêneros Usnea, Xanthoria, Sphaerophorus, Mastodia, Caloplaca, Umbilicaria, Lecania, Rhizocarpon e Cladonia foi avaliada quanto à solubilização de fosfato inorgânico Do total de 124 bactérias e 147 leveduras testadas, 66 (53%) e 43 (29%), respectivamente, apresentaram atividade para solubilização de fosfato, em meio de cultura sólido NBRIP contendo Ca3(PO4)2 a 15,0 °C. A maioria das bactérias positivas foram afiliadas aos gêneros Pseudomonas, Caballeronia, Chryseobacterium, Nakamurella e Rahnella, enquanto as leveduras pertencentes aos gêneros Vishniacozyma, Mrakia, Cystobasidium e Holtermanniella. 12 isolados bacterianos foram selecionados a partir dos ensaios de atividade solubilizadora de fosfato em diferentes temperaturas a 20,0 25,0 e 30,0 °C em meio sólido, e pôde ser observado que, as bactérias Pseudomonas sp. 11.LB15 e 1.LB34 (não identificada - N.I.D) cresceram e solubilizaram fosfato, nas mesmas condições, de 12 leveduras testadas, duas Vishniacozyma victoriae 2.L15 e A.L6 (N.I.D), também solubizaram o fosfato inorgânico. Em meio líquido, os isolados bacterianos 11.LB15 e 1.LB34 a 25,0 °C, atingiram um máximo de solubilização de 511,2 e 532,07 mg/L, nos tempos de 122 e 101 horas, respectivamente. Em 30,0 °C esses isolados solubilizaram 639,43 e 518,95 mg/L no tempo de 105 e 147 horas para 11.LB15 e 1.LB34, respectivamente. A levedura V. victoriae 2.L15 se destacou nessa etapa, com uma solubilização de 619,92 mg/L em 30,0 °C. A solubilização do fosfato insolúvel foi associada à diminuição do pH do meio de cultura. Para o teste enzimático, foram selecionadas três enzimas de interesse agrícola e o potencial dos isolados na hidrólise das enzimas foram avaliados. De 12 isolados bacterianos testados, 8 apresentaram atividade enzimática para pectinase, com halos variando de 14,0 e 13,5 mm, para Pseudomonas sp. 1.LB10 e 11.LB15, respectivamente, seguido de um isolado produtor de amilase, 2.LB10 (N.I.D), que apresentou halo de 27,33 mm. Das 12 leveduras testadas, 5 apresentaram atividade para pectinase, sendo o maior halo para Vishniacozyma sp. 12.L3 (11,67 mm), e 5 isolados apresentaram atividade para celulase, com maior halo para V. victoriae 2.L15 (27,33 mm). No geral os resultados demonstraram que tais microrganismos da Antártica foram capazes de solubilizar o fosfato em meio sólido, como também através da liberação de fosfato solúvel no meio líquido e produzir enzimas de interesse biotecnológico e agrícola.

The Antarctic continent is characterized by restrictive environmental conditions of climate, habitats and biogeography, presenting the coldest and driest climate known on Earth. In this regard, it is suspected that bacteria and yeasts adapted to such conditions, play key roles in increasing the availability of soil phosphorus for plants, standing out for its ability to solubilize sources of insoluble inorganic phosphates, as well as with the potential for producing active enzymes at mild temperatures. In this context, the objective of this study was to evaluate the potential of microorganisms isolated from Antarctic lichens for phosphate solubilization and prospecting for enzymes (celulase, amilase e pectinase). Lichen samples were collected on the islands of the South Shetland archipelago during the Brazilian Expedition to the Antarctic Continent, OPERANTAR XXIV (summer 2015/2016). A collection of 271 isolates previously recovered from 30 lichen samples from the Antarctic environment of the genera Usnea, Xanthoria, Sphaerophorus, Mastodia, Caloplaca, Umbilicaria, Lecania, Rhizocarpon and Cladonia was evaluated for inorganic phosphate solubilization. Of the total of 124 bacteria and 147 yeasts tested, 66 (53%) and 43 (29%), respectively, showed activity in solid NBRIP culture medium containing Ca3(PO4)2 at 15.0 °C. Most of the positive bacteria were of the genera Pseudomonas, Caballeronia, Chryseobacterium, Nakamurella and Rahnella, while the yeasts belonging to the genera Vishniacozyma, Mrakia, Cystobasidium and Holtermanniella. 12 bacterial isolates were selected from assays of phosphate solubilizing activity at different temperatures at 20.0 25.0 and 30.0 °C in solid medium, and it was observed that the bacteria Pseudomonas sp. 11.LB15 and 1.LB34 (not identified - N.I.D) grew and solubilized phosphate, under the same conditions, from 12 tested yeasts, two Vishniacozyma victoriae 2.L15 and A.L6 (N.I.D), also solubilized the inorganic phosphate. In liquid medium, bacterial isolates 11.LB15 and 1.LB34 at 25.0 °C, reached a maximum solubilization of 511.2 and 532.07 mg/L, at 122 and 101 hours, respectively. At 30.0 °C, these isolates solubilized 639.43 and 518.95 mg/L in 105 and 147 hours for 11.LB15 and 1.LB34, respectively. The yeast V. victoriae 2.L15 stood out at this stage, with a solubilization of 619.92 mg/L at 30.0 °C. Solubilization of insoluble phosphate was associated with a decrease in the pH of the culture medium. For the enzymatic test, three enzymes of agricultural interest were selected and the potential of the isolates in the hydrolysis of the enzymes was evaluated. Of 12 bacterial isolates tested, 8 showed enzymatic activity for pectinase, with halos ranging from 14.0 and 13.5 mm, for Pseudomonas sp. 1.LB10 and 11.LB15, respectively, followed by an amylase-producing isolate, 2.LB10 (N.I.D), which presented a 27.33 mm halo. Of the 12 yeasts tested, 5 showed activity for pectinase, with the largest halo for Vishniacozyma sp. 12.L3 (11.67 mm), and 5 isolates showed cellulase activity, with a greater halo for V. victoriae 2.L15 (27.33 mm). In general, the results showed that such microorganisms from Antarctica were able to solubilize the phosphate in a solid medium, as well as through the release of soluble phosphate in the liquid medium and produce enzymes of biotechnological and agricultural interest.

Acesso restrito definido pelo autor. Provável liberação em 20 set. 2021.
Acesso aberto em: 23 set. 2021.