Bacillus safensis

Bacillus safensis é uma bactéria endofítica e rizobactéria promissora no controle biológico de fitopatógenos. Atua como agente de biocontrole e promotor de crescimento vegetal. É isolada de diversos ambientes, incluindo solos agrícolas, rizosferas e até superfícies de espaçonaves. Tem sido estudada por sua capacidade de inibir fungos e bactérias patogênicas, reduzir o uso de fertilizantes químicos e melhorar a tolerância das plantas a estresses abióticos.

Domínio: Bacteria

Reino: Bacillati

Filo: Bacillota (anteriormente Firmicutes)

Classe: Bacilli

Ordem: Bacillales

Família: Bacillaceae

Gênero: Bacillus

Espécie: Bacillus safensis Satomi et al. 2006

Ano de descrição: 2006 (ano de descrição formal e publicação da espécie; aplicações agrícolas intensificaram-se a partir de 2010, com isolados endofíticos).

Números de patentes: CN118620795, CN117701431, IN202121018803, EP4265111 e outras.

Histórico de conhecimento

Foi descoberta em 2006 por Satomi et al., com 13 linhagens isoladas de superfícies de espaçonaves e instalações de montagem no Kennedy Space Center (Flórida) e Jet Propulsion Laboratory (Califórnia), usando técnicas de swab em salas limpas. O nome deriva da "Spacecraft Assembly Facility" (SAF) do JPL.

Linhagens foram acidentalmente transportadas para Marte em 2004 pelas sondas Opportunity e Spirit, levantando preocupações com contaminação planetária.

Posteriormente, isolados de solos rizosféricos (ex.: rizosfera de cominho no deserto de Gujarat, Índia, em 2010) e solos agrícolas (Índia, Egito, Malásia) expandiram seu uso para agricultura.

Estudos genômicos (ex.: linhagem VK, 2012) revelaram genes para desaminase de 1-aminociclopropano-1-carboxilato (ACCD), impulsionando aplicações em biofertilizantes.

Desde 2015, patentes chinesas e europeias registraram formulações para biocontrole, com avanços em 2022 - 2024 para redução de fertilizantes em tomate e promoção de crescimento.

Modo de ação

Bacillus safensis atua via múltiplos mecanismos:

• Produção de compostos antimicrobianos (ex.: lipopeptídeos, enzimas como inulase e lipase) que inibem patógenos fúngicos (ex.: Botrytis cinerea, Fusarium spp.) e bacterianos por competição por nutrientes, lise celular e indução de resistência sistêmica (ISR).

• Promoção de crescimento vegetal via produção de fitohormônios (auxinas, giberelinas) e ACCD, reduzindo etileno e melhorando tolerância a salinidade, metais pesados e hidrocarbonetos.

• Colonização endofítica / rizosférica, solubilização de fosfatos e fixação de nitrogênio indireta.

Esporos resistem a UV, peróxido de hidrogênio e extremos ambientais, garantindo persistência em campo.

Aspectos biológicos

Bacillus safensis é uma bactéria Gram-positiva, em forma de bastonete (0,5 - 0,7 μm de diâmetro x 1,0 - 1,2 μm de comprimento), formadora de endósporos resistentes, aeróbia quimioheterótrofa e móvel por flagelos polares. Mesofílica (crescimento ótimo a 10 - 50 ºC, pH 5,6 - 8,0, salinidade 0 - 14% NaCl), com linhagens tolerantes a condições extremas (UV, baixa umidade, microgravidade).

Genoma típico: ~3,68 Mbp, 41 - 46% GC, ~3.900 genes codificadores de proteínas, incluindo ACCD para redução de etileno, enzimas hidrolíticas (lipase, inulase) e genes para biossurfactantes.

Linhagens como FO-36b formam colônias circulares unduladas; não cresce abaixo de 4 ºC ou acima de 55 ºC. Filogenia próxima a B. pumilus (99,5% similaridade em 16S rRNA), diferenciada por sequências gyrA/gyrB.

Aspectos ecológicos

Encontra-se em nichos diversos: solos rizosféricos (ex.: cominho em desertos, aspargo em jardins botânicos), sedimentos marinhos (Mar do Sul da China, Oceano Ártico), águas de aquicultura (fazendas de camarão), trato intestinal de peixes e leite condensado.

Como rizobactéria promotora de crescimento (PGPR), coloniza raízes, solubiliza nutrientes e melhora a microbiota do solo, reduzindo erosão e contaminação por patógenos.

Em ambientes estressantes (salinidade, metais pesados), atua como bio-remediadora, degradando hidrocarbonetos e oxidação de manganês (até 82% remoção).

Sua presença em cleanrooms espaciais destaca adaptabilidade a baixa umidade e radiação, mas em agricultura, contribui para sustentabilidade ao substituir químicos, minimizando impactos em biodiversidade do solo.

Aspectos etiológicos

Não é patogênica para plantas ou humanos (classificada como segura, GRAS-like), mas atua etiológicamente no controle de doenças fitopatológicas.

Inibe etiologia de fungos e bactérias via antagonismo, prevenindo infecções radiculares e foliares.

Em estudos, linhagens como B21 e Y246 reduzem incidência de podridão radicular em tomate e aspargo, induzindo ISR e competindo por espaço / nutrientes.

Não há relatos de causalidade de doenças; ao contrário, mitiga etiologia por estresses abióticos (sal, metais), reduzindo suscetibilidade a patógenos oportunistas.

Usos na agricultura

Biocontrole de fitopatógenos: eficaz contra fungos (Botrytis, Fusarium, Phytophthora) e bactérias, com linhagens endofíticas (ex.: B21) inibindo 70–100% de crescimento in vitro; aplicada em tomate, aspargo e algodão para reduzir pragas como larvas de Spodoptera.

Promoção de crescimento vegetal: aumenta biomassa (raízes/folhas) em 20 - 50% via hormônios e ACCD; formulações com RGM 2450 reduzem fertilizantes em 34% em tomate sem perda de produtividade.

Biofertilizante e bioestimulante: solubiliza fosfatos, fixa N indiretamente; tolera solos salinos, melhorando rendimento em desertos ou áreas contaminadas.

Biorremediação: degrada plásticos (PLA) e poluentes em solos agrícolas, com linhagens como ZY16 produzindo biossurfactantes para hidrocarbonetos.

Formulações comerciais: integrada em misturas para pulverização foliar ou tratamento de sementes.