Inovação e tecnologia para garantir a produtividade com uso de insumos biológicos na agricultura. 

O controle de qualidade de bioinsumos determina a sua eficácia na agricultura, por isso é tão importante aprimorar as técnicas desse processo. Atualmente a maioria das indústrias controla a produção por meio da microbiologia clássica. Entretanto, a biologia molecular é uma alternativa segura e rápida que vai acelerar a produção e, concomitantemente, o uso de bioinsumos na agricultura brasileira. Esse artigo traz os conceitos básicos sobre bioinsumos e apresenta as análises moleculares como uma inovação importante para a cadeia produtiva.

Bactérias e fungos são os novos protagonistas na agricultura brasileira. Os microrganismos estão substituindo os aditivos químicos, tanto para a fertilização, como para a defesa dos plantios. Esse movimento faz parte da quarta revolução verde que está modificando a dinâmica da agricultura mundial.

Existe muita tecnologia embarcada na prospecção de novos produtos biológicos, contudo, para a efetividade desses insumos a campo, é preciso que o controle de qualidade acompanhe as inovações.

O uso de microrganismo não é algo novo na agricultura, essa ferramenta é usada há mais de um século. O Brasil ganhou destaque na década de 1980, quando os inoculantes (Brady e Azo) integraram o manejo das principais culturas, em especial soja e milho.

Chegamos em 2022 com mais de 400 produtos biológicos registrados no MAPA, que mostra a evolução é um caminho, sem volta, para uma agricultura mais sustentável e livre de aditivos químicos.

Neste artigo vamos abordar, em especial, o controle de qualidade dos bioinsumos e as novas tecnologias para esse processo. Você vai saber sobre:

1. O que são produtos biológicos ou bioinsumos na agricultura?
2. Por que eles colaboram para uma agricultura sustentável?
3. Como é feita a prospecção de novos produtos?
4. Como é feito controle de qualidade dos bioinsumos?
5. Por que o controle de qualidade dos bioinsumos determina a produtividade
6. Quais as inovações disponíveis para o controle de qualidade de bioinsumos
7. O que é biologia molecular?
8. O que é RT-PCR?
9. Como funcionam os Kits de detecção de insumos biológicos?
10. Por que é importante detectar células viáveis?
11. Qual o protocolo para o uso dos kits de detecção no controle de qualidade de biológicos?
12. Biologia molecular X Contagem de colônias em placa (UFC)
13. Os resultados de biologia molecular equivalem à contagem de colônia em  placa?
14. Tempo e precisão: os dois grandes diferenciais.
15. Conclusão

1. O que são produtos biológicos ou bioinsumos na agricultura?

São produtos que utilizam a ação de outros seres vivos para fertilizar ou defender uma plantação. A maioria deles é composto a partir de microrganismos (fungos e bactérias) ou Macrorganismos (insetos).

Esses organismos agem para defender as plantações de pragas e doenças ou para melhorar a fertilidade do solo e a disponibilidade de nutrientes para os plantios.

O Programa Nacional de Bioinsumos, do Governo Federal, define como “qualquer produto, processo ou tecnologia de origem vegetal, animal ou microbiana destinados ao uso na produção, no armazenamento e no beneficiamento de produtos agropecuários”.

Um dos primeiros insumos biológicos utilizados na agricultura brasileira, desde a década de 1970, são os inoculantes. Esses produtos utilizam bactérias (rizóbios e Azospirillum) que colaboram com a fixação do nitrogênio para a planta e promovem o crescimento vegetal. As culturas de soja e milho são as principais culturas beneficiadas por esses produtos “vivos”.

Apesar dessa prática ser antiga, nos últimos cinco anos a adoção e a busca por produtos de origem biológica aumentou significativamente. A necessidade de aumento de produtividade com o menor impacto ambiental, levou a uma corrida por microrganismos que colaborem no plantio, seja para o crescimento quanto para a defesa contra pragas e estresses ambientais. Então hoje, além dos inoculantes ouvimos falar em biofertilizantes; promotores de crescimento; biológicos; bioinsumos; defensivos biológicos; biocontrole; bioestimulantes; condicionadores biológicos de ambiente; entre outros. 

2. Por que eles colaboram para uma agricultura sustentável?

A substituição dos aditivos químicos pelos biológicos é uma das grandes apostas por um futuro mais sustentável da humanidade. Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), seremos quase 10 bilhões de pessoas até 2050. Alimentar esse número de pessoas sem destruir os recursos naturais do planeta é um objetivo conjunto. 

Dentro deste contexto, os bioinsumos são uma grande ferramenta. A baixa toxicidade e a sua biodegradação, reduz significativamente o impacto em comparação aos agroquímicos tradicionais. Falamos da mesma produtividade sem contaminar produtos e o solo.

Além do impacto ambiental nesta opção de manejo, o custo da plantação também tende a reduzir significativamente. 

3. Como é feita a prospecção de novos produtos?

Observar e compreender o movimento da natureza fazem parte da busca por novos produtos biológicos. Empresas e centros de pesquisas voltam seus esforços para investigar micro e macrorganismos que interferem positivamente e colaboram com o crescimento vegetal.

O processo exige muito investimento e dedicação. Muita tecnologia é embarcada nesse processo, especialmente as de sequenciamento genético.

Depois de isolado um microrganismo promissor, é necessário entendê-lo, para compreender que características e funções estão colaborando com a agricultura.

Nessa etapa são utilizadas técnicas como Genoma – que caracteriza o microrganismo, Metagenoma – que detalha suas funções e ainda o Transcriptoma – que avalia quais dessas funções estão sendo expressas de fato.

Entendendo essas funções, esses produtos – com base na ação desses micro seres – são testados nas plantações, com a avaliação de desempenho, se comprova a eficiência desses bioinsumos a campo. 

4. Como é feito o controle de qualidade dos bioinsumos?

Como falamos, existe muita tecnologia embarcada na prospecção de novos produtos. Mas, depois de comprovada a ação no plantio, vem um outro desafio, garantir a qualidade desses produtos em larga escala de produção.

Como estamos falando de produtos “vivos” é muito importante que, seja na indústria, ou na produção “on farm”, se tenha a garantia que o produto aplicado a campo está na viabilidade e características necessárias para a produção.

Atualmente, a maioria das indústrias faz o controle de qualidade por microbiologia clássica, que utiliza uma placa de petri para cultivar o produto e depois de alguns dias observar quais microrganismos estão agindo naquela amostra.

Essa técnica é visual e comparativa, observa-se as características das colônias de microrganismos que cresceram no local e se compara com a literatura por semelhança. Nesse processo, além do tempo de espera, que pode levar de três a 30 dias para que os microrganismos possam ser observados com segurança, como é o caso de alguns fungos.

5. Por que o controle de qualidade dos bioinsumos determina a produtividade?

Os bioinsumos dependem da ação de seres vivos (microrganismos) para cumprirem sua ação no campo, saber se ele se encontra nas condições e volume apropriados é determinante para a ação completa no plantio. Logo, o controle de qualidade é considerado um ponto chave para o uso satisfatório dos bioinsumos nas lavouras.

O aprimoramento desse processo de controle vem desmistificando preconceitos de que os produtos biológicos não são tão eficazes quanto os químicos. Em alguns casos o problema não estava na eficiência do produto em si, mas sim no seu controle de qualidade, que por não ser tão aprimorado, não garantia a ação completa do insumo. Saber se o microrganismo de interesse está em quantidade e viabilidade suficiente naquele frasco que vai ser aplicado na lavoura, passou a ser a grande chave para o avanço do uso definitivo de bioinsumos.

6. Quais as inovações disponíveis para o controle de qualidade de bioinsumos

Existem muitos investimentos e inovações para garantir a qualidade de bioinsumos. Uma delas é a utilização de análises de DNA para garantir as informações dos produtos. 

Até o momento, o controle de qualidade dos bioinsumos agrícolas é feito por microbiologia clássica, que envolve um processo demorado, que pode levar de três a 30 dias para um resultado confiável.

Contudo, análises moleculares, como o RT-PCR, a mesma que detecta a COVID-19, podem ser utilizadas para informar a presença e a viabilidade dos microrganismos nestes produtos.

A inovação faz parte da biologia molecular, que transforma o método de controle do analógico para o digital e apresenta uma nova era nos processos de controle.

7. O que é biologia molecular?

A biologia molecular estuda as interações bioquímicas da célula quando envolve a duplicação do material genético e a síntese proteica. É uma área de estudo que aborda a genética e bioquímica.

É uma ferramenta que utiliza metodologias e diferentes tecnologias para buscar informação genética.

Existem diferentes formas de se chegar às informações. Destacamos, neste artigo, o RT-PCR como uma das ferramentas que entregam precisão e agilidade nas análises.

8. O que é RT-PCR?

RT-PCR ou qPCR é uma das técnicas mais clássicas das análises moleculares e utiliza a reação em cadeia da polimerase, uma enzima que amplifica as regiões genéticas, para procurar alvos específicos.

O RT-PCR é uma ótima alternativa quando se sabe o que se está procurando – ou seja, se tem um microrganismo alvo. Essa técnica amplifica uma região genética específica para saber se o microrganismo está ou não presente na amostra. Essa é a metodologia – padrão ouro – para detectar a covid-19.

O que faz a técnica trazer a informação de presença e concentração do microrganismo alvo é a combinação de probes, que são reagentes específicos, colocados no equipamento para amplificar a região genética buscada. Como o equipamento revela a presença do microrganismo em ciclos, é possível fazer a correlação do ciclo de amplificação, com a concentração do alvo.

Para os bioinsumos, a equipe de pesquisa da GoGenetic, padronizou as curvas do RT-PCR com a contagem em placa (UFC), o estudo está descrito nesta nota técnica.

9. Como funcionam os kits de detecção de insumos biológicos para controle de qualidade de bioinsumos?

Os kits de detecção molecular são desenvolvidos para identificar e quantificar os microrganismos de interesse dos produtores de insumos biológicos. O kit é composto por reagentes específicos que possibilitam que o equipamento de RT-PCR amplifique apenas uma região específica do alvo.

Além da combinação específica de reagentes para cada microrganismo, o Kit também apresenta um protocolo único de preparação e extração de DNA. O preparo propõe uma etapa de seleção de células viáveis, que significa contabilizar apenas as células que estejam íntegras, sem considerar o DNA livre na amostra.

Conheça aqui os kits desenvolvidos pela GoGenetic Agro.

10. Por que é importante detectar células viáveis no controle de qualidade de bioinsumos?

A etapa envolve selecionar apenas as células íntegras, excluindo a possibilidade de contabilizar o material genético que está livre na amostra e que não mais terá a ação pretendida pelo produto. Ou seja, sem essa etapa, a análise genética pode detectar o microrganismo “morto” presente no produto.

11. Qual o protocolo para uso dos kits de detecção no controle de qualidade de bioinsumos?

O protocolo para o uso dos Kits de detecção da GoGenetic são processados em quatro etapas:

• Preparação da amostra: Nossas análises podem ser feitas diretamente do produto final, sem a necessidade de enriquecimento em placa. Para iniciar o processo é feita a seleção de células viáveis por um dispositivo desenvolvido pela GoGenetic. A importância desse processo já foi anteriormente descrita nesse artigo.

• Extração de DNA: Depois de separada as células íntegras, é feito o processo de extração de DNA, que pode ser feito por beads magnéticos ou por colunas, a depender do Kit.

• Montagem da placa: Com o DNA extraído é hora de montar a placa para ser processada pelo equipamento.

• Interpretação dos resultados: Ao final da corrida, o equipamento vai revelar curvas de detecção do DNA, e são essas linhas que vão mostrar a presença e a quantificação do microrganismo presente na amostra. É neste momento que fazemos a correlação com a UFC.

12. Biologia molecular X Contagem de placas (UFC) no controle de qualidade de bioinsumos.

A biologia molecular é a evolução da identificação e quantificação de microrganismos. Essa tecnologia detecta diretamente o DNA do microrganismo alvo de forma rápida e segura. 

A Contagem de placa (UFC) utiliza um método subjetivo, que depende da interpretação humana. É preciso cultivar uma alíquota do produto em uma placa de petri por um tempo determinado até que se possa observar os microrganismos que ali se desenvolveram. 

Essa metodologia observa e compara as  características das colônias que cresceram e compara com a literatura por semelhança. Além do tempo de análise, o erro de interpretação é uma dos grandes problemas dessa técnica.

13. Os resultados de biologia molecular equivalem a contagem de placa?

Sim, o Kit de detecção de biologia molecular da GoGenetic foi padronizado para equivaler os resultados de UFC. Isso ocorre porque o equipamento detecta o microrganismo na forma de número de cópias de DNA, que pode ser correlacionada com o número de colônias que o microrganismo formaria em uma placa. Em outras palavras quanto mais DNA mais microrganismos em placa, logo o resultado do RT-PCR equivale a contagem de UFC.

14. Tempo e precisão: os dois grandes diferenciais.

Nosso grande diferencial está ligado ao tempo. Nosso processo entrega resultados em quatro horas, enquanto a metodologia clássica pode levar de três a 30 dias. Além disso, a garantia da análise por DNA poupa, significativamente, o desperdício de lotes e garante a não contaminação do solo por microrganismos maléficos que podem comprometer uma safra inteira.

15. Conclusão

A GoGenetic tem como grande propósito transformar o agro brasileiro por meio da informação genética. Desde que iniciamos essa pesquisa e mergulhamos na realidade da indústria entendemos o valor dessa informação para aceclerar o processo produtivo das indústrias de bioinsumos. Logo, saber rápido e ter a garantia da precisão do DNA são os valores entregues para a indústria e para o agricultor, que no final, tem a garantia do produto que vai alimentar e defender a sua safra.