Da Pesquisa à Inovação

Bioinseticidas a base de Bacillus thuringiensis: Um caminho para a sustentabilidade

Por janeiro 20, 2016 maio 17th, 2019 Sem Comentários

O aumento da produção agrícola para atender à crescente demanda por alimentos, exportação de grãos e seus subprodutos está relacionado ao uso intenso de insumos para reduzir as perdas, causadas por fatores bióticos e abióticos, durante o processo produtivo. Estes insumos tem grande impacto no agro ecossistema, e entre eles, os agrotóxicos, embora de grande importância no controle de pragas, são frequentemente utilizados em quantidades além da recomendada e sem orientação técnica, o que causa uma série de problemas ao ambiente, aos agricultores e consumidores, como por exemplo, efeitos sobre organismos não alvo, intoxicação de agricultores e seus familiares e presença de resíduos de agrotóxicos acima do permitido em alimentos consumidos in natura (Faria et al., 2007; PARA, 2013; PARA, 2014).

A crescente preocupação da sociedade com o efeito negativo dos agrotóxicos sobre o meio ambiente, saúde dos produtores e consumidores desencadeou a partir da década de 1960, a busca por uma base ecológica mais ampla e sustentável na proteção de plantas (Carson, 2002; Van Den Bosh, 1989). A intensificação dos estudos ecológicos e ênfase em novos métodos de controle de pragas levaram à concepção do Manejo Integrado de Pragas (MIP), que visa o uso racional dos agrotóxicos, somente quando necessários e na quantidade recomendada e também o emprego de outros métodos de controle, dentre os quais, o controle biológico se destaca pela sua alta eficiência de controle, pelo reduzido risco ao meio ambiente e à saúde humana (Brewer & Goodell, 2012; Kogan, 1988; Panizzi, 2013). Embora o MIP tenha contribuído para gerar e disponibilizar tecnologias altamente eficientes e de baixo custo ambiental para o controle de pragas agrícolas, o crescente uso de agrotóxicos no Brasil é uma realidade perturbadora.

Entre os agentes de controle biorracional disponíveis para o MIP a bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis (Bt) é utilizada no controle lepidópteros e coleópteros pragas, seja na forma de bioinseticida ou como plantas transformadas expressando toxinas esta bactéria (Bravo et al., 2011; CAB Internacional Centre, 2010; Glare & O´Callagham, 2000; James, 2014).  Esta bactéria está presente em amostras de solos de áreas cultivadas com culturas anuais ou perenes, áreas desérticas, ambientes aquáticos, superfície e interior de plantas, restos vegetais, insetos e pequenos mamíferos mortos, teias de aranha, grãos armazenados e locais inabitados (Polanczyk, 2014). Devido à sua adaptação a diferentes habitats, Bt produz uma grande gama de substâncias que podem ser utilizadas para diversos fins, como por exemplo, controle de doenças fúngicas em plantas (Akram et al., 2013), biorremediação (Ozturk, 2007) e em estudos visando tratar células cancerígenas humanas (Poornima et al., 2010).

Este entomopatogeno também é bem conhecido pela habilidade de produzir inclusões cristalinas (cristais), que tem atraído atenção de pesquisadores em todo mundo devido a sua atividade inseticida (Schnepf et al., 1998). Desde a clonagem e sequenciamento dos primeiros genes das proteínas Cry (de cristal) na década de 1980, muitos outros foram caracterizados e agora são classificados de acordo com a nomenclatura de Crickmore et al. (1998). Bioinseticidas à base de Bt são utilizados com sucesso no controle de pragas desde a segunda metade do século XX (Rosas-Garcia, 2009; Sanahuja et al., 2011; Sanchis, 2011). Esta bactéria tem efeito letal e/ou subletal na fase jovem e/ou adulta de diversas ordens de insetos de importância agrícola: Coleoptera, Hymenoptera, Hemiptera, Isoptera, Lepidoptera e Orthoptera (Aboussaid et al., 2010; Bergamasco et al., 2013; Blanco et al., 2010; Panizi, 2013; Oppert et al., 2010; Porcar et al., 2007; Schünemann et al., 2014; van Frankenhuyzen, 2009; van Frankenhuyzen, 2013; van Frankenhuyzen & Tonon, 2013; Zhang et al., 2013). A sua atividade biológica também foi relatada para algumas espécies de ácaros praga, nematóides, protozoários, Ascaris suumBlatta orientalisLeishmania majorSchistosoma japonicum (Amanchi & Hussain, 2008; Berlitz et al., 2013; El-Sadawy et al., 2008; Gutiérrez & Gonçalves, 2006; Porcar et al., 2006; Radwan, 2007; Silveira et al., 2011; Urban Jr. et al., 2013).

A eficácia e especificidade das cepas de Bt e suas toxinas no controle de insetos praga, favoreceu a formulação de bioinseticidas à base deste patógeno e, desde o primeiro produto lançado na França em 1938, mais de 300 produtos à base de Bt são responsáveis por 53% do mercado mundial de bioinseticidas, gerando um faturamento anual de 210 milhões de dólares (CAB Internacional Centre, 2010). Porém, a participação dos bioinseticidas à base de Bt no mercado mundial de bioinseticidas diminuiu entre 2000 e 2010. Naquele ano a participação era de 90%, diminuindo para 60% em 2005 e para 53% em 2010. Essa redução ocorreu devido ao grande incremento no uso de vírus entomopatogênicos (+100%) e fungos entomopatogênicos (+52%) no controle de pragas agrícolas, enquanto que o mercado de produtos à base de Bt aumentou apenas 36%. O continente americano foi responsável por 50% deste mercado, principalmente os Estados Unidos e Canadá e a América Latina representa apenas 8 a 10% do total (CAB Internacional Centre, 2010).

O mercado brasileiro de Bt bioinseticidas até 2010/12 era caracterizado por um pouco mais de meia dúzia de produtos, recomendados para 24 espécies praga em 12 culturas, mas principalmente no controle de Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Erebidae), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) e P. xyllostella. O volume comercializado de 300 toneladas anuais gerou um faturamento de US$ 13 milhões (CAB International Center, 2010).

Nas últimas duas safras o mercado brasileiro de bioinseticidas de Bt sofreu um acréscimo expressivo alcançando cerca de 3,5 milhões de litros comercializados por safra o que corresponde a uma área pulverizada de aproximadamente 6 milhões de hectares, embora a adoção da soja resistente a A. gemmatalis possa reduzir este mercado nas próximas safras.

Estes números tornaram o Brasil o maior mercado mundial de Bt bioinseticidas e por consequência o Bt como o agente biorracional de controle mais utilizado

no controle de pragas agrícolas. Esta transformação no mercado de Bt bioinseticidas ocorreu, principalmente, devido à entrada e rápida disseminação no Brasil da Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) e ao aumento da ocorrência de Chrysodeixis includens (Lepidoptera: Noctuidae) em áreas de soja. Porém, este incremento na utilização de Bt bioinseticidas não foi devido a um programa privado ou público de incentivo ao uso de produtos biológicos, mas foi motivado especialmente pela ineficiência dos inseticidas convencionais, o que forçou a busca dos agricultores por outras formas de controle.

Populações desta praga tem desenvolvido resistência a vários inseticidas, inclusive piretróides e também para alguns produtos recentemente lançados no mercado (Ahmad et al., 2003; Patil et al., 2006; Wu, 2007). Wyckhuys et. al. (2013) ressaltam que foram relatados 640 casos de resistência de populações desta praga a inseticidas no mundo, superando P. xylostella. A identificação incorreta desta espécie quando ocorreram os primeiros surtos no Brasil levou a escolha de inseticidas inadequados e a consequente ineficiência desta tática de controle. Muitas vezes, inicialmente o agricultor tende a aumentar o número de aplicações e a dosagem dos inseticidas empregados o que pode ter favorecido a evolução da resistência de populações desta praga aos inseticidas.

A possibilidade de utilizar bioinseticidas à base de Bt ou mesmo plantas Bt no controle de H.armigera não é uma novidade. Em países onde esta praga está amplamente disseminada existe um sistema de manejo que envolve monitoramento com feromônio sexual, plantas expressando toxinas de Bt, vírus de poliedrose nuclear (VPN), Trichogramma spp. e inseticidas (Downes & Mahon, 2012).

Van Frankenyuzen (2009) relata que as toxinas Cry1Ac, Cry1Ah, Cry1Eb, Cry1Ka, Cry2A(a,b,c) são tóxicas para Helicoverpa armigera enquanto que Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1Ba, Cry1Bb, Cry1Ja, Cry1Jb e Cry2Aa são eficientes para C. includens. Com relação a H. armigera, Babu et al. (2002) compararam a toxicidade das toxinas Cry1Ac e Cry2Aa para lagartas neonatas de H. armigera e constataram que Cry1Ac é 6,5 vezes mais tóxica que Cry2Aa, porém Cry2Aa mata os insetos mais rapidamente. A maior suscetibilidade de H. armigera para Cry1Ac em relação as demais toxinas foi também relatada por Avisar et al. (2009) e Kranthi et al. (2001).

Devido à alta capacidade de migração de H. armigera, diferentes populações de podem se formar devido ao isolamento geográfico, com consequente isolamento reprodutivo, originando populações fisiologicamente diferentes. Estas diferenças fisiológicas podem influenciar a suscetibilidade às diversas táticas de controle o que implicaria na necessidade de elaboração de sistemas de manejo de acordo com a variabilidade populacional. Essa variação de resposta pode ocorrer para entomopatógenos conforme observado para populações de P. xylostella S. frugiperda oriundas de países da América Latina, Europa e de diferentes estados brasileiros (Gonzáles-Cabrera et al., 2001; Monnerat et al., 2006; Polanczyk et al., 2005).

Esta variabilidade foi demonstrada por Brevault et al. (2009) para as toxinas Cry1Ac e Cry2Ab2 em diferentes populações de H. armigera coletadas em Benine e Camarões (África). Kranthi et al. (2001) verificaram diferenças de suscetibilidade entre oito populações indianas de H.armigera para as toxinas Cry1Aa, Cry1Ab e Cry1Ac. Estes dados corroboram com os obtidos por Jalali et al. (2004) para Cry1Ac em estudo realizado com 13 populações indianas de H. armigera. Na Austrália, Bird et al. (2007) encontraram diferenças na suscetibilidade entre 17 populações desta praga para as toxinas Cry1Ac e Cry2Ab.

O bioinseticida Dipel® possui as toxinas Cry2A e Cry1Ac toxinas na sua composição em quantidades muito semelhantes. Estas duas toxinas atuam como dois ingredientes ativos, se ligando a sítios receptores diferentes, retardando a evolução da resistência de populações de H. armigera a estas toxinas. Além disso, a rápida degradação do Bt em campo também contribui para uma menor pressão de seleção sobre os indivíduos resistentes. A eficiência do Bt para esta praga chamou a atenção de empresas brasileiras o que acelerou a produção nacional de bioinseticidas a base de Bt, como é o caso do Best® e BtControl®. Entre 2010 e 2015 a quantidade destes bioinseticidas disponíveis no mercado brasileiro praticamente dobrou, sendo que no atualmente cerca 20 produtos estão registrados no MAPA e mais de 10 estão em fase de registro.

Mas isto não vai saturar o mercado com Bt bioinseticidas? A maioria destes produtos são a base de Bt kurstaki HD-1 em várias formulações (WG, SC, WP) que possuem basicamente as mesmas toxinas (Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry2Aa, Cry2Ab) em quantidades variáveis. As empresas brasileiras devem priorizar buscar novas toxinas Cry com atividade toxica para espécies praga importantes, embora isto demande tempo e investimento considerável, mas este esforço pode resultar em um produto eficaz e grande durabilidade comercial, como é o caso do Dipel. A Valent BioScience Comporation, por exemplo, está solicitando o registro nos EUA para o produto Sympatico® com seis toxinas Cry.

É importante ressaltar, que das mais de 700 toxinas Cry de Bt existentes (http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/) somente 58 foram testadas quanto a atividade inseticida para 70 espécies de lepidópteros praga, sendo que destas, 35 são sensíveis à toxina Cry1Aa, 45 à toxina Cry1Ab e 50 à toxina Cry1Ac, porem também são suscetíveis a outras toxinas Cry. P. xylostellaTrichoplusia ni (Lepidoptera: Noctuidae) e Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae) são as espécies suscetíveis ao maior número de toxinas Cry (Van Frankenyuzen, 2009; Van Frankenyuzen, 2013).

Deste grupo de toxinas, apenas oito são ingredientes ativos de bioinseticidas comercializados no mundo: Cry1A(a,b,c), Cry1B, Cry1C, Cry1D, Cry2A e Cry3A. Estas toxinas encontradas principalmente nas cepas Bt kurstaki, Bt aizawai Bt tenebrionis (Bravo et al, 2011). Entretanto este pequeno número de toxinas demonstra atividade toxica contra cerca de 200 lepidópteros praga em todo mundo, destruindo o paradigma do baixo espectro de ação do Bt. Portanto, o potencial desta bactéria como agente de controle biorracional é subestimado devido à grande quantidade de toxinas com atividade toxica desconhecida (90%) e ao pequeno número de toxinas utilizadas como ingrediente ativo de bioinseticidas (10%).

Bioinseticidas a base de Bt podem ser utilizados em cultivos com alta demanda de inseticidas, como forma de proteger o ambiente, agricultor e o consumidor dos malefícios do uso incorreto destes produtos. O Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em Alimentos (PARA) foi iniciado em 2001 pela Anvisa, com o objetivo de avaliar continuamente os níveis de resíduos de agrotóxicos nos alimentos de origem vegetal que chegam à mesa do consumidor. O PARA é coordenado pela Anvisa que atua em conjunto com as Vigilâncias Sanitárias (VISA) e com os Laboratórios Centrais de Saúde Pública (Lacen). Desde 2001 o PARA analisou quase 25 mil amostras de 13 diferentes culturas (hortaliças e grandes culturas) com o objetivo de verificar a presença de 128 diferentes ingredientes ativos. Os resultados desde então demonstram um grande número de amostras reprovadas. Em 2012, 42% das amostras foram reprovadas por apresentarem resíduos de produtos não registrados para a cultura ou quantidade de resíduos acima do limite aceitável (PARA, 2014).

Quanto ao isso incorreto de agrotóxicos pelos agricultores entre 2007 e 2010 foi realizada uma pesquisa coordenada pela UFMT e FIOCRUZ em Lucas do Rio Verde (MT), onde foram avaliados alguns componentes ambientais, humano, animal e epidemiológico relacionados aos riscos dos agrotóxicos. A interpretação dos dados coletados levou os pesquisadores a constatações extremamente graves e preocupantes. Algumas constatações são elencadas a seguir. A exposição ambiental/ocupacional/alimentar foi de 136 litros de agrotóxicos por habitante durante o ano de 2010 (Moreira & Pigantti, 2010; Moreira et al., 2012). Aplicações de agrotóxicos foram realizadas a menos de 10 metros de fontes de água potável, córregos, de criação de animais e de residências, desrespeitando o antigo Decreto/MT/2283/09 que proibia pulverização por trator a 300 metros ou o atual Decreto/MT/1651/13 que proibi pulverização por trator a 90 metros destes locais e desrespeito à Instrução Normativa do MAPA 02/2008 que proibi pulverização aérea a 500 metros destes locais; Foi constatada a contaminação de resíduos de vários tipos de agrotóxicos em 83% dos 12 poços de água potável (escolas e cidade) e contaminação com agrotóxicos de 56% das amostras de chuva (pátio das escolas) e de 25% das amostras de ar (pátios das escolas) monitoradas por 02 anos (Moreira & Pignatti, 2010; Dos Santos et al., 2011; Moreira et al.2012).

Também foi constatada presença de resíduos de vários tipos de agrotóxicos em 88% das amostras de sangue e urina dos professores daquelas escolas, sendo que os níveis de resíduos nos professores que moravam e atuavam na zona rural foi o dobro dos professores que moravam e atuavam na zona urbana de Lucas do Rio Verde (Moreira & Pignatti, 2010; Belo et al., 2012). Além disso, foi constatada a contaminação com resíduos de agrotóxicos (DDE, Endosulfan, Deltametrina e DDT) de 100% das amostras de leite materno de 62 mães que pariram e amamentavam em Lucas do Rio Verde em 2010 (Palma 2011).

Infelizmente o quadro descrito acima não é uma exceção e demonstra claramente que não e mais possível “ produzir a todo custo” e que providências sérias e imediatas devem ser adotadas por entidades públicas e privadas com a finalidade de orientar o agricultor para que a agricultura não se torne uma atividade predatória e sim uma atividade economicamente e ecologicamente sustentável. Neste contexto produtos biorracionais como aqueles a base de Bt podem ser empregados com igual eficiência dos inseticidas convencionais com a vantagem de preservar o meio ambiente, incluindo os insetos parasitoides e predadores, além de permitir que o agricultor comercialize seus produtos sem resíduos. Portanto a utilização dos Bt bioinseticidas além de seguir as premissas do MIP, pode ser também considerada uma questão de saúde pública.

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