Desenvolvimento de bioprocessos: bagaço de cana-de-açúcar como suporte alternativo na fase de enraizamento e aclimatação de plântulas de macieira, morangueiro e cafeeiro

Abstract

A agroindústria açucareira é uma das mais importantes do mundo. Sendo o Brasil, o maior produtor mundial de cana-de-açúcar. Esse tipo de agroindústria gera vários subprodutos como: bagaço, torta dos filtros, e melaço. O aproveitamento racional desses subprodutos é de extrema importância ao setor produtivo brasileiro. Este trabalho tem por objetivo avaliar o uso de bagaço de cana-de-açúcar como suporte alternativo na micropropagação de macieira, morangueiro e cafeeiro, uma vez que, esta técnica tem grande importância por permitir a clonagem de plantas selecionadas. Para poder melhorar seu desempenho, o suporte alternativo foi submetido a um processo de tratamento com uma mistura de solvente e água (1:1), extraindo partes dos compostos fenólicos como ácido p-cumárico, 4-hidroxibenzaldeíde, 5- hidroximetilfurfural, oligômeros (ligados à lignina) e polissacarídeos, os quais são considerados inibidores do crescimento de tecidos vegetais. Esta pesquisa permitiu a seleção de melhor tratamento para o suporte alternativo. Quando foram utilizados suportes `a base de bagaço de cana-de-açúcar com granulometria < 0,18 mm não tratado (BNT) em substituição ao ágar (composto geleificante) nos meios de cultivo (Patente INPI n o 931/2001 de Carlos R. Soccol, Radjiskumar Mohan e Marguerite Quoirin) uma importante melhoria no processo de enraizamento das portas-enxertos de macieira ‘Marubakaido’ com redução nos custos de (13,35%) foi conseguida na fase de enraizamento. Os ensaios foram realizados utilizando o meio de cultura Murashige e Skoog (1962) com metade da concentração de sais, sacarose 3% e ácido indolbutírico 0,1 mg.L -1 . Os explantes enraizados foram testados, na fase de aclimatização, oriundos de ambos os suportes obtendo uma redução de 37,00% nos custos no meio com suporte à base de bagaço de cana-de-açúcar comparado ao meio com suporte à base de ágar. Quando avaliados os números e o comprimento das raízes, assim como a altura de cada planta depois 28 dias de cultivo, observou-se que, no meio contendo bagaço de cana-de- açúcar não tratado (BNT) obteve-se um desempenho superior da ordem de 62,23% em relação ao número das raízes formadas, 43,56% para o tamanho das raízes e 18,82% para o tamanho das explantes. Quando avaliados os números e o comprimento das raízes, assim como a altura de cada explante em diferentes tempos de cultivo, observou-se que, no meio contendo bagaço de cana-de-açúcar tratado (BT) obteve-se desempenho superior em período de cultivo antecipado (28 dias) da ordem de 105,55% em relação ao número de raízes formadas,122,77% para o tamanho das raízes e 54,11% para o tamanho das explantes comparado ao meio com suporte à base de ágar. A redução do custo na parte de enraizamento ficou em torno de 8,26%, e na parte de aclimataçãoficou em 44,00% comparado ao meio com suporte à base de ágar. Aplicando os mesmos testes com morangueiro cv. Camarosa e Dover e com uma modificação na composição do suporte (mistura bagaço de cana-de-açúcar/mandioca) obteve- se também desempenhos superiores da ordem de 85,71; 54,04% em relação ao número de raízes formadas, 15,09; 11,02% para o tamanho das raízes e 11,65; 12,00% para o tamanho das explantes, respectivamente, comparado ao meio com suporte à base de ágar. A redução do custo no enraizamento ficou em 11,38%, e na parte de aclimataçãoficou em 43,00% comparado ao meio com suporte à base de ágar. Para finalizar, foram realizados os mesmos testes com cafeeiro cv. Catuaí Vermelho, e foram também obtidos resultados superiores a partir do suporte à base de bagaço de cana-de-açúcar tratado com granulometria < 0,18 mm. Para o número das raízes foi obtida uma diferença de 82,00%, para tamanho de raízes 34,21% e número de folhas novas in vitro 29,91% comparado ao meio com suporte à base de Gelrite ® . O estudo do custo ligado na fase de enraizamento não mostrou redução na técnica aplicada, mas um aumento (1,54%) devido ao processo de tratamento do suporte à base de bagaço de cana-de-açúcar. Enquanto na fase aclimataçãoobteve-se uma redução de 38,00% comparada ao meio com suporte à base de Gelrite ® (comercial). Este trabalho permitiu demonstrar que, o bagaço de cana-de-açúcar devidamente tratado possui grande potencial para ser utilizado como substituto dos agentes geleificantes tradicionais, com inúmeras vantagens no processo de enraizamento e de aclimatização, em técnicas de micropropagação vegetal.

The sugar industry is one of the most important agro-industries of the world. Being Brazil, the largest sugarcane producer. This industry generates a large variety of by-products such as bagasse, filters residues and molasses. A rational exploitation of these by-products is of extreme importance to the Brazilian techno-industrial sector. The objective of this study is to evaluate the use of sugarcane bagasse as an alternative support in the micropropagation technique using agro-industrial residues. This technique has great importance for allowing the cloning of selected plants. To improve its performance, the alternative support was subjected to a treatment with a mixture of solvent and water (1:1), extracting parts of phenolic components as p-coumaric acid, 4-hydroxybenzaldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, oligomers (from the lignin) and polysaccharides, which have been considered as growth inhibitors for plant cultures. This study allowed the selection of the best treatment for the alternative support. An important improvement in the stage of in vitro rooting of apple root stock was obtained with cost reduction (13,35%) through the use of the support based on not treated (BNT) sugarcane bagasse with particle size of < 0,18 mm as substitution to the agar (gelling agent) in the rooting medium (Patent INPI: 931/2001from Carlos R. Soccol, Radjiskumar Mohan and Marguerite Quoirin). The tests had been carried out using MS salts (1962) half force, sucrose 3%, 0,5 μM indol-butyric acid with micro-cuttings of ‘Marubakaido’. The rooted explants, from both supports had been used in the acclimatization tests, showing cost reduction of 37,00% from the medium with the support based on sugarcane bagasse compared to the medium with the support prepared with agar. When evaluated the numbers and the length of the roots, as well as the height of each explant in different times of culture, it was observed that the medium containing sugarcane bagasse showed superior performance in the order of 62.23% for root numbers, 43.56% for root size and 18.82% for explant size compared to the agar gelled medium. For the evaluation of the treated support (BT), rooting and acclimatization tests had been carried using again micro-cuttings of ‘Marubakaido’. When evaluated the root numbers and the length of the roots, as well as the explant height of each, during different culture times, it was observed that the medium containing sugarcane bagasse support showed superior performance within expected culture period (28 days) with 105.55% for the root numbers, 122.77% for the roots size and 54.11% for the explants size compared to the medium with the agar base support. The reduction of the cost for the rooting part was around 8.26% and in the acclimatization part was 44.00% compared to the medium with the agar base support. Applying the same tests with strawberry plants cultivars Camarosa and Dover and the modification in the support composition (mixture of sugarcane/cassava bagasse) superior performances were also obtained with about 85.71; 54.04% for the root numbers, 15.09; 11.02% for the roots size and 11.65; 12.00% for the explants size, respectively, compared to the medium with the agar base support. The cost reduction in the rooting part was around 11.38% and in the acclimatization part it was 43.00% compared to the medium with the agar base support. Similar tests with coffee plants var. Catuaí red had been carried out and also superior results have been obtained from the sugarcane bagasse (BT) support with particle size < 0.18 mm. For the root numbers a difference of 82.00% was obtained, 34.21% for root size and 29.91% for the number of new in vitro formed leaves compared to the medium with Gelrite ® base support. The cost study for the rooting phase did not show any reduction for the applied technique, but an increase of 1.54%, due to treatment process of the sugarcane bagasse, while in the acclimatization phase a reduction of 38,00% had been obtained compared to the medium with Gelrite ® base support (commercial). These work allowed to demonstrate that the sugarcane bagasse well treated possesses great potentiality to be used as substitute of the agar/gel with advantages during the rooting and acclimatization phases, in plant micropropagation techniques.