Nanopartículas de prata e extratos de microalgas no controle da antracnose Colletotrichum lindemuthianum e no desenvolvimento do feijoeiro (Phaseolus vulgaris l.)

Abstract

Esta tese tem como objetivo avaliar o potencial das nanopartículas de prata e dos extratos hidroalcoólicos de diferentes espécies de microalgas (Nannochloropsis oculata, Phaeodactylum tricornutum, Tetradesmus obliquus, Tetraselmis tetrathele e Viridiparva madeirensis gen. et sp. nov.) como ferramentas inovadoras para a agricultura sustentável. O estudo investiga seus efeitos tanto no controle do patógeno Colletotrichum lindemuthianum, causador da antracnose no feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.), quanto na promoção do crescimento vegetal. A pesquisa foi estruturada em três capítulos, cada um abordando diferentes aspectos da interação entre os tratamentos e as plantas. O primeiro capítulo foi elaborado com base na ação das nanopartículas de prata, avaliando seus efeitos sobre a germinação e a melanização dos conídios do fungo, a progressão da doença e o crescimento inicial do feijoeiro. No segundo capítulo, os extratos hidroalcoólicos de microalgas foram caracterizados quimicamente, com ênfase na quantificação de lipídios, açúcares e ácidos, compostos frequentemente associados à promoção do crescimento vegetal, além de seus efeitos no desenvolvimento do feijoeiro. No terceiro capítulo foi descrita a investigação das respostas fisiológicas, bioquímicas e moleculares das plantas tratadas com o extrato hidroalcoólico de V. madeirensis, buscando elucidar os mecanismos responsáveis pela promoção do crescimento. Os resultados permitiram evidenciar a eficiência das nanopartículas de prata no controle da antracnose, inibindo a germinação e a melanização dos conídios do fungo, além de reduzirem a progressão da doença e estimularem o crescimento das plantas. Através da caracterização química dos extratos de microalgas foi possível identificar compostos bioativos potencialmente envolvidos na indução de respostas de defesa e no estímulo ao crescimento vegetal. O uso dos extratos hidroalcoólicos de microalgas revelou um potencial significativo como bioestimulante, favorecendo o crescimento e o desenvolvimento do feijoeiro. Em particular, o extrato de V. madeirensis que demonstrou capacidade de estimular esse crescimento ao aumentar diretamente a expressão de genes-chave e de enzimas de defesa, sem interferir na severidade da antracnose causada por C. lindemuthianum.

Abstract: This thesis aims to evaluate the potential of silver nanoparticles and hydroalcoholic extracts from different microalgae species Nannochloropsis oculata, Phaeodactylum tricornutum, Tetradesmus obliquus, Tetraselmis tetrathele, and Viridiparva madeirensis gen. et sp. nov. as innovative tools for sustainable agriculture. The study investigates their effects on both the control of the pathogen Colletotrichum lindemuthianum, the causal agent of anthracnose in common bean Phaseolus vulgaris L., and plant growth promotion. The research is structured into three chapters, each addressing different aspects of the interaction between treatments and plants. The first chapter explores the action of silver nanoparticles, assessing their effects on fungal conidial germination and melanization, disease progression, and the initial growth of common bean plants. The second chapter focuses on the chemical characterization of hydroalcoholic microalgae extracts, emphasizing the quantification of lipids, sugars, and acids compounds commonly associated with plant growth promotion as well as their effects on common bean development. The third chapter investigates the physiological, biochemical, and molecular responses of plants treated with V. madeirensis hydroalcoholic extract, aiming to elucidate the mechanisms responsible for plant growth promotion. The results highlight the efficacy of silver nanoparticles in controlling anthracnose by inhibiting fungal conidial germination and melanization, reducing disease progression, and stimulating plant growth. Chemical characterization of the microalgae extracts enabled the identification of bioactive compounds potentially involved in inducing defense responses and promoting plant growth. The use of hydroalcoholic microalgae extracts demonstrated significant potential as biostimulants, enhancing common bean growth and development. In particular, the V. madeirensis extract exhibited the ability to stimulate growth by directly increasing the expression of key genes and activity of defense-related enzymes, without affecting the severity of anthracnose caused by C. lindemuthianum.