Do Laboratório ao Campo: Como a Biologia Molecular está Revolucionando a Análise de Bioinsumos

Por: Camila Andrade, Project Coordinator, Agronômica

O mercado de bioinsumos apresentou um crescimento expressivo nos últimos anos, impulsionado pela busca por sistemas agrícolas mais sustentáveis, pela necessidade de reduzir a dependência de insumos químicos e pela demanda crescente por alimentos produzidos com menor impacto ambiental. Nesse cenário, microrganismos como bactérias e fungos benéficos têm desempenhado papel fundamental no manejo fitossanitário e na promoção do crescimento vegetal.

Contudo, à medida que o setor evolui, também aumenta a necessidade de garantir a identidade, a pureza, a viabilidade e a eficácia dos produtos biológicos comercializados. É nesse contexto que a biologia molecular se torna uma ferramenta estratégica, conectando a pesquisa laboratorial às aplicações práticas no campo.

O desafio de garantir a qualidade dos bioinsumos

A eficiência de um bioinsumo está diretamente relacionada a qualidade do microrganismo presente na formulação. A identificação correta do microrganismo é uma das bases para o desenvolvimento e o controle de qualidade de um bioinsumo.

Tradicionalmente, a caracterização de microrganismos era baseada principalmente em análises morfológicas, culturais e bioquímicas. Embora esses métodos continuem sendo importantes, muitas vezes apresentam limitações para diferenciar organismos geneticamente próximos, em particular, ao nível de cepa ou para detectar contaminantes presentes em baixas concentrações.

As técnicas moleculares surgem como uma solução mais precisa, rápida e confiável para atender às exigências de qualidade e rastreabilidade do setor.

A revolução da identificação molecular

Uma das principais contribuições da biologia molecular para a cadeia de bioinsumos é a identificação taxonômica precisa dos microrganismos ao nível de cepa utilizados como ingredientes ativos. Por meio do sequenciamento de regiões genéticas específicas, é possível confirmar a identidade de bactérias e fungos com elevado grau de confiabilidade. Técnicas como PCR, PCR em tempo real (qPCR), sequenciamento Sanger e sequenciamento de nova geração (NGS) permitem diferenciar espécies e ou cepas que apresentam características morfológicas semelhantes, mas possuem comportamentos biológicos distintos. Em alguns casos, um único marcador permite identificar adequadamente o gênero ou a espécie. Em outros, torna-se necessária uma abordagem multilocus ou mesmo o sequenciamento do genoma completo para alcançar resolução ao nível de cepa. Essa precisão é especialmente relevante para empresas que buscam registros regulatórios, proteção intelectual de cepas e padronização de processos produtivos.

Quantificação dos microrganismos viáveis por qPCR-PMA

Outro avanço importante está relacionado à quantificação dos agentes biológicos viáveis. Enquanto os métodos microbiológicos tradicionais dependem frequentemente da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC) em meios de cultura, técnicas moleculares permitem estimar a quantidade de material genético presente na amostra de forma rápida e altamente sensível.

A qPCR, por exemplo, possibilita detectar e estimar a quantidade de um alvo genético específico, inclusive em matrizes nas quais o isolamento microbiológico pode ser demorado ou tecnicamente desafiador. Em uma formulação com diferentes espécies e cepas, os microrganismos podem apresentar diferentes velocidades de crescimento, exigências nutricionais e tolerâncias ao meio de cultivo. Quando se utiliza apenas o plaqueamento, microrganismos de crescimento rápido podem dificultar a recuperação de outros microrganismos de interesse do produto. Espécies próximas também podem formar colônias visualmente semelhantes. Portanto, ensaios moleculares específicos para cada alvo podem permitir a detecção individual dos microrganismos da formulação. Contudo, essa aplicação depende de um desenvolvimento de um protocolo cuidadoso e específico, capaz de demonstrar que não ocorrem reações cruzadas entre as cepas presentes.

Para a quantificação de células viáveis por qPCR utilizando o reagente monoazida de propídio (PMA), que é um corante foto-reativo para distinguir células viáveis de não viáveis é necessário avaliar fatores como o número de cópias do alvo no genoma, eficiência de extração, recuperação do material genético, efeito da matriz e faixa de trabalho. Sem esses controles, a estimativa pode não representar corretamente a concentração do microrganismo no produto. Mais do que simplesmente realizar uma qPCR-PMA ou obter uma sequência, o laboratório deve demonstrar que o método é adequado a finalidade pretendido. Isso inclui controles positivos e negativos, critérios de aceitação, avaliação de inibição, rastreabilidade de reagentes, monitoramento dos equipamentos e registros completos das análises. A confiança nos resultados depende do método, mas também da competência técnica, da infraestrutura e do sistema da qualidade que sustentam sua execução.

O trabalho descrito por Cap et al. (2025) relatou a primeira aplicação da técnica qPCR-PMA para a quantificação de céluas viáveis de Bradyrhizobium diazoefficiens cepa 5080 em inoculantes, destacando seu potencial como uma ferramenta de alto rendimento para aumentar a eficiência e a precisão no controle de qualidade industrial entre lotes de produtos.

Apoio aos processos regulatórios

Com o avanço da regulamentação dos produtos biológicos, principalmente com a publicação do Manual de Metodologias de Bioinsumos pelo Ministério da Agricultura e Pecuária (MAPA) em 2025, a validação do método molecular tornou-se cada vez mais importante para obtenção de registros junto aos órgãos competentes. A expertise do Laboratório Agronômica em validação de métodos analíticos e qPCR permite que o laboratório contribua tecnicamente para a geração de evidências científicas capazes de subsidiar o registro de produtos nos processos regulatórios junto ao MAPA.

A utilização da qPCR, entretanto, exige validação criteriosa. Parâmetros como especificidade, seletividade, eficiência de amplificação, linearidade, precisão, repetibilidade, reprodutibilidade, limite de detecção e limite de quantificação devem ser avaliados.

O futuro da análise de bioinsumos está na integração entre microbiologia clássica, biologia molecular, genômica, bioinformática e ensaios agronômicos. Quando essas abordagens trabalham de maneira complementar, torna-se possível transformar um microrganismo promissor em um produto mais confiável, rastreável e tecnicamente consistente.

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Referências
Cap M, Frydman C, Galiñanes A, Aranguiz C, Faraco I, Andriolo L, et al. (2025) PMA-qPCA: Accelerating the market release of high-quality Bradyrhizobium diazoefficiens inoculant | PLOS One

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