No ambiente natural, uma complexa teia de interações entre plantas e microrganismos, como fungos, protistas, bactérias e arqueas, garante melhor adaptação dos vegetais às condições desafiadoras do ambiente de desenvolvimento e confere-lhes maior capacidade de exploração dos recursos e maior resiliência. Esses microrganismos podem estar associados às plantas tanto de maneira simbiótica quanto associativa. São conhecidos como microbioma vegetal e são responsáveis pela realização de diversos processos essenciais à adaptação das mais diversas culturas agrícolas.

A conversão das áreas nativas em áreas agricultáveis levam a redução de microrganismos promotores do crescimento de plantas no ambiente agrícola. A estratégia de reintrodução destes, por meio da utilização de produtos biológicos inoculantes, tem sido empregada no Brasil com sucesso. 

O uso de inoculantes na agricultura tem como premissa a introdução de propágulos de microrganismos em um ambiente favorável ao seu estabelecimento e multiplicação. Com a aplicação desses propágulos, em condições adequadas, ocorre a multiplicação microbiana, o que resultará em benefícios duradouros para a cultura, porém não persistentes. Os inoculantes consistem em ativos aplicados que visam sua multiplicação em associação com a planta.

O solo é o principal ambiente de interação entre planta e seu microbioma associado, e tanto a superfície das raízes (rizoplano) quanto os seus arredores (rizosfera) são importantes para essas interações. Além de interagirem na rizosfera e no rizoplano, alguns membros do microbioma vegetal possuem a capacidade de se associar às plantas, vivendo no interior dos seus tecidos, sem lhes causar danos e trazendo-lhes benefícios.

A classe dos promotores de crescimento se destaca por auxiliar no desenvolvimento das culturas, o que ocorre por meio de mecanismos diretos que agem através da interferência sobre as plantas. Os mecanismos indiretos atuam na alteração do ambiente, como o controle biológico de uma praga ou doença ou mesmo a degradação de compostos tóxicos à planta.

Um dos mecanismos de promoção de crescimento por via direta é a fixação biológica de N, realizada por microrganismos simbióticos ou associativos. Os simbióticos pertencentes aos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium formam estruturas diferenciadas nas raízes para a fixação de N (nódulos). Em contrapartida, os associativos de vida livre habitam a rizosfera, mas não formam estrutura diferenciada na planta, como é o caso dos gêneros Agrobacterium, Azospirillum, Enterobacter e Herbaspirillum.

As bactérias diazotróficas simbióticas, como as pertencentes ao gênero Bradyrhizobium, conseguem fornecer até 100% das exigências de N para a cultura da soja. As bactérias de vida livre possuem capacidade de fixação e fornecimento de N reduzida. No mercado de bioinsumos também existem microrganismos que, quando aplicados no estádio vegetativo da cultura, são capazes de penetrar os estômatos foliares e auxiliar na fixação biológica de N (gênero Methylobacterium). Contudo, apresentam eficiência reduzida frente aos inoculantes com associação simbiótica nas raízes.

Alguns microrganismos apresentam capacidade de produzir ácidos orgânicos que podem acidificar o ambiente ao redor das partículas de solo, promovendo a solubilização de nutrientes como P, K, zinco (Zn) e ferro (Fe). Além da produção de ácidos orgânicos, alguns promotores de crescimento secretam enzimas específicas que mineralizam compostos orgânicos, liberando nutrientes como N, P, K e enxofre (S) na forma disponível para as plantas.

Entre os microrganismos que têm capacidade de solubilização de nutrientes pode-se citar as bactérias dos gêneros Achromobacter, Agrobacterium, Burkholderia, Bacillus, Enterobacter, Microbacterium, Micrococcus, Pantoea, Priestia, Pseudomonas, Stenotrophomonas e fungos do gênero Aspergillus e Trichoderma. Algumas dessas bactérias já têm sido exploradas no Brasil com a proposta da solubilização/mineralização do P e outros nutrientes. A bactéria Pantoea agglomerans é um dos exemplos. 

Outras espécies de bactérias e fungos têm capacidade de produzir moléculas análogas às de fitormônios no ambiente rizosférico, tais como auxinas e ácido abscísico. A produção de ácido abscísico por bactérias e fungos faz com que as plantas consiguam regular mais rapidamente a abertura e o fechamento dos seus estômatos e passam a se adaptar melhor às condições adversas de estresse hídrico.

A maior tolerância a estresses abióticos, tais como estresse hídrico e salino, também tem sido obtida com a utilização de alguns microrganismos promotores de crescimento. Os gêneros de bactérias Pantoea e Priestia (Bacillus) e fungos pertencentes aos gêneros Claroideoglomus e Trichoderma são os mais empregados com essa finalidade. 

Alguns promotores de crescimento também realizam o controle biológico de fitopatógenos causados por fungos e nematoides. Os fungos do gênero Trichoderma podem promover o crescimento radicular, porém, estão entre os agentes de biocontrole para o controle de doenças fúngicas. As bactérias do gênero Bacillus podem ser empregadas na promoção de crescimento de plantas e atualmente compõem os principais produtos biológicos para o controle de nematoides no Brasil. 

Entre as evoluções na busca por microrganismos multifuncionais destaca-se a descoberta, em 2004, da bactéria Pantoea agglomerans cepa ESALQ 33.1, que possui a capacidade de colonizar rapidamente o ambiente rizosférico e a superfície das raízes, sendo reconhecida por sua multifuncionalidade. Dentre os seus principais modos de ação está a produção de análogos de fitormônios, a solubilização de nutrientes e a conferência de tolerância a estresses abióticos às plantas e redução de atividade de alguns fitopatógenos. Adicionalmente, P. agglomerans apresenta a capacidade de fixar N atmosférico, de produzir sideróforos e de colonizar internamente os tecidos vegetais. Essa cepa de bactéria se apresenta como um importante agente no manejo agrícola, promovendo melhor estabelecimento das culturas, melhor arranque inicial, melhor aproveitamento dos nutrientes e melhor tolerância a estresses abióticos e bióticos.

Equipe de P&D e Desenvolvimento de mercado da Bionat