Ocorrência, distribuição e prospecção de fungos entomopatogênicos em solos do estado do Rio Grande do Sul, Brasil

Abstract

O Estado do Rio Grande do Sul está localizado na região subtropical do sul do Brasil e possui características ambientais únicas. O estado possui clima de amplitude térmica e radiação ultravioleta com elevada variação, bem como uma diversidade de biomas. Os aspectos ambientais singulares do Rio Grande do Sul permitem a exploração de microrganismos com potencial biotecnológico, incluindo fungos entomopatogênicos. Este trabalho, portanto, visou isolar e caracterizar fungos entomopatogênicos do Rio Grande do Sul, com foco na prospecção de agentes de controle biológico de amplo-espectro de ação. Quatrocentos e oitenta e quatro isolados fúngicos foram obtidos a partir de 89 amostras de solo, dos quais 470 foram isolados por métodos empregando meio semi-seletivo e 14 por técnicas de insect- bait. Com base nas características morfológicas e análise de sequências de DNA, foram identificados 13 diferentes gêneros: Beauveria, Blackwellomyces, Clonostachys, Fusarium, Isaria, Lecanicillium, Metapochonia, Metarhizium, Paecilomyces, Pochonia, Purpureocillium, Tolypocladium e Verticillium. A técnica de insect-bait, no entanto, revelou isolados pertencentes, exclusivamente, ao gênero Metarhizium. A análise da distribuição dos gêneros mais abundantes indicou que os isolados do gênero Metarhizium ocorreram em áreas mais frias (< 17,8 oC), enquanto os isolados do gênero Purpureocillium foram majoritariamente isolados em regiões de temperaturas médias (17,8 - 19,8 °C) a quentes (> 19,8 oC). Os isolados dos gêneros Beauveria e Fusarium não apresentaram tendência de distribuição. Isolados pertencentes ao gênero Beauveria e Metarhizium foram avaliados sob diferentes condições de temperatura (12, 22, 28 e 37 °C). Dois padrões de crescimento foram observados, padrão I: crescimento a 12 °C e equivalência entre 22 e 28 °C, e padrão II: crescimento a 37 °C. Notavelmente, os isolados do gênero Beauveria apresentaram apenas o padrão I, enquanto os do gênero Metarhizium apresentaram ambos. Bioensaios empregando larvas de Tenebrio molitor revelaram isolados com potencial aplicação em estratégias de controle biológico em diferentes temperaturas, sendo AS218 (Metarhizium brunneum) e AS272 (Beauveria bassiana) os mais promissores. Os resultados obtidos neste estudo elucidam e contribuem para o conhecimento da distribuição e diversidade de fungos entomopatogênicos em áreas subtropicais e de elevada variação climática, bem como exploram o potencial biotecnológico dos fungos derivados destes ambientes.

The Rio Grande do Sul State is in the subtropical region of southern Brazil and has unique environmental characteristics. The state has a highly variable temperature range and ultraviolet radiation, as well as a diversity of biomes. The unique environmental aspects of Rio Grande do Sul allow the exploration of microorganisms with biotechnological potential, including entomopathogenic fungi. This work, therefore, aimed to isolate and characterize entomopathogenic fungi from the Rio Grande do Sul, focusing on the prospection of biological control agents with broad-spectrum action. Four hundred and eighty-four fungal isolates were obtained from 89 soil samples, of which 470 were isolated by methods using semi-selective medium and 14 by insect-bait techniques. Based on morphological characteristics and DNA sequence analysis, 13 different genera were identified: Beauveria, Blackwellomyces, Clonostachys, Fusarium, Isaria, Lecanicillium, Metapochonia, Metarhizium, Paecilomyces, Pochonia, Purpureocillium, Tolypocladium, and Verticillium. The insect-bait technique, however, revealed isolates belonging exclusively to the genus Metarhizium. Distribution analysis of the most abundant genera indicated that Metarhizium isolates occurred in colder areas (< 17.8 °C), whereas Purpureocillium isolates were mostly isolated in regions of medium (17.8 - 19.8 °C) to warm (> 19.8 °C) temperatures. Isolates of the genera Beauveria and Fusarium showed no distribution tendency. Isolates belonging to the genera Beauveria and Metarhizium were evaluated under different temperature conditions (12, 22, 28, and 37 °C). Two growth patterns were observed, the pattern I: growth at 12 °C and equivalence between 22 and 28 °C, and pattern II: growth at 37 °C. Notably, isolates of the Beauveria genus showed only pattern I, while isolates belonging to the Metarhizium genus showed both. Bioassays employing Tenebrio molitor larvae revealed isolates with potential application in biological control strategies at different temperatures, being AS218 (Metarhizium brunneum) and AS272 (Beauveria bassiana) the most promising. The results obtained in this study elucidate and contribute to the knowledge of the distribution and diversity of entomopathogenic fungi in subtropical areas with high climatic variation, as well as explore the biotechnological potential of fungi derived from these environments.