Caracterização bioquímica e molecular de isolados com potencial de solubilização de potássio

Abstract

Resumo : A dependência brasileira da importação de fertilizantes potássicos representa um desafio estratégico para a agricultura nacional, especialmente diante da crescente demanda por soluções sustentáveis. Este trabalho teve como objetivo identificar e caracterizar isolados bacterianos com potencial de solubilização de potássio, enfatizando a atuação sobre fontes minerais e solúveis, além da produção de enzimas hidrolíticas. Foram avaliados 14 isolados provenientes de diferentes coleções microbianas do Labiogen/UFPR, com destaque para o isolado UFPRENII36, identificado como Bacillus velezensis por meio do sequenciamento do gene 16S rDNA. A triagem qualitativa revelou alta atividade enzimática (amilase, celulase, protease, caseinase e lipase), além da capacidade de solubilização de potássio em meio sólido. Os ensaios quantitativos incluíram análises da curva de crescimento, quantificação de glicose por Somogyi-Nelson, produção de ácidos orgânicos por CLAE e determinação de potássio solubilizado (espectrofotometria com cobaltonitrito). Os resultados indicaram que o isolado UFPRENII36 foi capaz de solubilizar potássio em ambas as formas testadas: até 5,8 ppm em meio contendo pó de rocha e 184 ppm em meio com silicato de potássio. A produção de ácidos cítrico, málico e acético demonstrou papel relevante na liberação de potássio, sendo o ácido cítrico o principal agente identificado. Conclui-se que Bacillus velezensis apresenta elevado potencial como bioinoculante agrícola, podendo contribuir para a substituição parcial de fertilizantes químicos potássicos, promovendo maior sustentabilidade e eficiência na agricultura tropical

Abstract : Brazil's dependency on the importation of potassium-based fertilizers poses a strategic challenge to national agriculture, particularly in the face of increasing demand for sustainable solutions. This study aimed to identify and characterize bacterial isolates with the potential for potassium solubilization, focusing on their activity on both mineral and soluble sources, as well as their production of hydrolytic enzymes. A total of 14 isolates from different microbial collections of Labiogen/UFPR were evaluated, with emphasis on the UFPRENII36 isolate, identified as Bacillus velezensis through 16S rDNA gene sequencing. Qualitative screening revealed high enzymatic activity (amylase, cellulase, protease, caseinase, and lipase), in addition to potassium solubilization capacity in solid medium. Quantitative assays included growth curve analysis, glucose quantification by the Somogyi-Nelson method, organic acid production via HPLC, and potassium quantification through spectrophotometry using cobaltinitrite. Results indicated that the UFPRENII36 isolate was capable of solubilizing potassium in both tested forms: up to 5.8 ppm in medium containing rock powder and 184 ppm in medium with potassium silicate. The production of citric, malic, and acetic acids played a significant role in potassium release, with citric acid being identified as the main solubilizing agent. It is concluded that Bacillus velezensis demonstrates high potential as an agricultural bioinoculant, potentially contributing to the partial replacement of chemical potassium fertilizers and promoting greater sustainability and efficiency in tropical agriculture