Potencial bioestimulante de extratos das microalgas Arthrospira platensis, Porphyridium cruentum, Chaetoceros muelleri, Chlorella vulgaris e Pavlova sp. aplicados em feijão comum (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract

A busca por bioinsumos sustentáveis tem impulsionado o desenvolvimento de bioprodutos à base de microalgas, especialmente devido ao seu potencial como bioestimulantes e agentes de defesa vegetal. Diante da necessidade de aumentar a produtividade agrícola e, ao mesmo tempo, reduzir o uso de agroquímicos, torna-se relevante investigar o uso de extratos microalgais como alternativa viável, eficiente e ambientalmente segura. Nesta tese, foram conduzidos dois estudos com o objetivo de avaliar os efeitos bioestimulantes e biopesticidas de extratos etanólicos de diferentes microalgas no desenvolvimento inicial do feijão-comum, com aplicações via tratamento de sementes e solo. No primeiro trabalho, avaliou-se o potencial de Arthrospira platensis e Porphyridium cruentum. O extrato de A. platensis promoveu aumentos significativos no crescimento de plântulas: tratamento de sementes com 0,1 mg?mL?¹ resultou em incremento de 59% no comprimento da parte aérea e de 32% no comprimento total. A aplicação via solo, a 1,0 mg?mL?¹, elevou a massa fresca de raízes em 28,8% e a massa seca da parte aérea em 25,9%. O extrato de P. cruentum estimulou o alongamento das plântulas (até 42%) e o acúmulo de biomassa fresca (17,6%). Adicionalmente, foram observados aumentos nos teores de pigmentos fotossintéticos e identificados compostos bioativos relevantes, como peptídeos, ácidos graxos, fosfolipídios e esfingolipídios. No segundo trabalho, foram avaliadas as microalgas Chlorella vulgaris, Chaetoceros muelleri e Pavlova sp. C. vulgaris apresentou via tratamento de sementes aumento de 45% no comprimento da parte aérea e 25% no comprimento total. Na aplicação via solo, destacou-se pelo aumento dos pigmentos fotossintéticos (42%) e da massa fresca radicular (29,7%). C. muelleri demonstrou grande eficácia no estímulo ao crescimento de raízes, com elevação de até 198% na biomassa fresca e 78,8% na biomassa seca via sementes, e 35% de aumento na biomassa total via solo. Destacou-se ainda por inibir o crescimento de Colletotrichum lindemuthianum em 4,55%. Pavlova sp. apresentou melhor desempenho na dose intermediária (0,5 mg?mL?¹), com aumentos de até 52% no comprimento da parte aérea e 68% na massa fresca radicular. Em concentrações mais baixas, porém, reduziu os níveis de pigmentos. Os resultados obtidos reforçam o potencial dos extratos microalgais como bioestimulantes, confirmando que estudar a atuação desses compostos é essencial para o avanço de estratégias agrícolas sustentáveis. À medida que se amplia o conhecimento sobre os mecanismos de ação dos bioestimulantes naturais, novas formulações e métodos de aplicação poderão ser desenvolvidos, viabilizando seu uso comercial e contribuindo para a transição da agricultura convencional para sistemas mais resilientes e ambientalmente responsáveis.

Abstract: The search for sustainable bioinputs has driven the development of microalgae-based bioproducts, particularly due to their potential as biostimulants and plant defense agents. Given the need to increase agricultural productivity while reducing the use of agrochemicals, it is relevant to investigate the use of microalgal extracts as a viable, efficient, and environmentally safe alternative. In this thesis, two studies were conducted to evaluate the biostimulant and biopesticide effects of ethanolic extracts from different microalgae on the early development of common bean, using seed treatment and soil application methods. The first study assessed the potential of Arthrospira platensis and Porphyridium cruentum. The extract of A. platensis significantly promoted seedling growth: seed treatment with 0.1 mg?mL?¹ increased shoot length by 59% and total seedling length by 32%. Soil application at 1.0 mg?mL?¹ increased root fresh weight by 28.8% and shoot dry weight by 25.9%. The extract of P. cruentum stimulated seedling elongation (up to 42%) and fresh biomass accumulation (17.6%). Additionally, increases in photosynthetic pigments were observed, along with the identification of relevant bioactive compounds such as peptides, fatty acids, phospholipids, and sphingolipids. The second study evaluated Chlorella vulgaris, Chaetoceros muelleri, and Pavlova sp. C. vulgaris, via seed treatment, increased shoot length by 45% and total length by 25%. In soil application, it significantly boosted photosynthetic pigment levels (42%) and root fresh biomass (29.7%). C. muelleri demonstrated strong efficacy in stimulating root growth, with increases of up to 198% in fresh biomass and 78.8% in dry biomass via seed treatment, and 35% increase in total biomass via soil application. It also inhibited the mycelial growth of Colletotrichum lindemuthianum by 4.55%. Pavlova sp. showed the best performance at the intermediate dose (0.5 mg?mL?¹), with increases of up to 52% in shoot length and 68% in root fresh biomass. However, lower concentrations reduced pigment levels. The results reinforce the potential of microalgal extracts as biostimulants and why studying the action of these compounds is essential for the advancement of sustainable agricultural strategies. As knowledge on the mechanisms of action of natural biostimulants expands, new formulations and application methods may be developed, enabling their commercial use and contributing to the transition from conventional agriculture to more resilient and environmentally responsible systems.