Pesquisa
Rendimento, atividade biológica do óleo essencial e crescimento de Cymbopogon winterianus Jowitt ex Bor em resposta à inoculação com fungos micorrízicos arbusculares, Azospirillum brasilense e à adição de fósforo
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Mariana Moraes Pinc
Orientador: Odair Alberton
Defendido em: 12/02/2026
Resumo
Cymbopogon winterianus (Poaceae), popularmente conhecido como citronela, é uma planta nativa de regiões tropicais e subtropicais da Ásia, amplamente cultivada na América do Sul e Central. Embora amplamente utilizado em formulações agroecológicas, repelentes naturais e reconhecido por seu potencial antimicrobiano, antifúngico e anti-inflamatório, o óleo essencial (OE) de citronela ainda apresenta produção limitada frente ao seu elevado potencial de aplicação comercial. Considerando que o fósforo é um dos nutrientes mais limitantes na agricultura, devido à sua baixa difusão no solo e elevada fixação em formas indisponíveis, e que os fertilizantes fosfatados representam parcela significativa dos custos de produção, a inoculação de fungos micorrízicos arbusculares e Azospirillum brasilense configura uma alternativa biotecnológica capaz de ampliar a absorção de nutrientes, reduzir a dependência de adubação fosfatada e tornar a produção de OE de citronela mais sustentável e economicamente viável. Este estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar o impacto da inoculação dos fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) Rhizophagus clarus e Claroideoglomus etunicatum, combinados a diferentes doses de fósforo (P) e à rizobactéria promotora de crescimento Azospirillum brasilense, no crescimento, desenvolvimento e teor de OE de C. winterianus. O experimento foi realizado em duas etapas, apresentadas em dois capítulos, com delineamento inteiramente casualizado. No capítulo 1, o delineamento foi fatorial 3x2 (sem e com FMAs) sob adição de dois níveis de P (0 e 200 mg P kg⁻¹), totalizando 48 unidades experimentais. No capítulo 2, o delineamento foi fatorial 4x2 (sem e com os FMAs e A. brasilense), totalizando 64 unidades experimentais. Foram avaliadas a densidade de esporos e colonização radicular por FMAs, o carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal, quociente metabólico do substrato (qCO₂), crescimento da planta, atividade antioxidante e antimicrobiana, extração, rendimento e composição do OE. No capítulo 1 os resultados apontaram que a inoculação com C. etunicatum sem adição de P promoveu um aumento significativo na biomassa seca da parte aérea e radicular das plantas, maior densidade de esporos e colonização radicular, além de valores superiores de CBM e menor qCO₂. O maior rendimento de OE foi observado no tratamento com P adicionado ao substrato sem inoculação (1,31%), seguido pelo tratamento com C. etunicatum sem adição de P. Os compostos majoritários identificados no OE foram citronelal (47,69–43,87%), geraniol (22,12–18,88%) e citronelol (11,53–10,61%). A atividade antioxidante variou conforme o método, com destaque para não inoculado e R. clarus sem P, enquanto a maior atividade antimicrobiana do OE foi observada frente a Bacillus subtilis, especialmente em C. etunicatum sem P e R. clarus com P (CIM 2,5 mg mL⁻¹). No capítulo 2, a coinoculação dos FMAs R. clarus + C. etunicatum apresentou o melhor desempenho geral entre todos os tratamentos. Esse tratamento promoveu maior biomassa fresca e seca da parte aérea, radicular e total, elevadas taxas de colonização radicular e melhorias nos atributos microbianos do substrato e na absorção de P pela planta. O mesmo tratamento também apresentou os maiores valores de atividade antioxidante (ABTS•⁺ e FRAP). Os compostos majoritários identificados no OE foram citronelal (50,66–38,91%), geraniol (19,71–3,12%) e citronelol (14,21–4,94%), onde o tratamento com a inoculação de R. clarus + C. etunicatum obteve maior teor de geraniol. Além disso, o OE exibiu atividade antimicrobiana relevante contra Bacillus subtilis no mesmo tratamento (R. clarus + C. etunicatum). De forma integrada, os resultados dos dois capítulos demonstram que os FMAs, isolados ou combinados, desempenham papel determinante no crescimento, no metabolismo secundário e na qualidade do OE de C. winterianus. Destaca-se que C. etunicatum sem P adicionado ao substrato (capítulo 1) e a combinação de R. clarus + C. etunicatum (capítulo 2) foram as estratégias mais eficientes, evidenciando o potencial do uso de microrganismos benéficos para reduzir a dependência de fertilizantes, otimizar a produção e obter OEs com maior valor agregado. Esses resultados reforçam os FMAs como ferramentas biotecnológicas promissoras para sistemas sustentáveis de cultivo de plantas aromáticas e medicinais.
Palavras-chave
Bioprodutos. Citronela. Terpenos. Micorrizas.
Title
Yield, biological activity of essential oil, and growth of Cymbopogon winterianus Jowitt ex Bor in response to inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi, Azospirillum brasilense, and phosphorus addition
Abstract
Cymbopogon winterianus (Poaceae), popularly known as citronella, is a plant native to tropical and subtropical regions of Asia, widely cultivated in South and Central America. Although widely used in agroecological formulations and natural repellents and recognized for its antimicrobial, antifungal, and anti-inflammatory potential, citronella essential oil (EO) still presents limited production in relation to its high potential for commercial application. Considering that phosphorus is one of the most limiting nutrients in agriculture, due to its low diffusion in the soil and high fixation in unavailable forms, and that phosphate fertilizers represent a significant portion of production costs, the inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi and Azospirillum brasilense constitutes a biotechnological alternative capable of enhancing nutrient absorption, reducing dependence on phosphate fertilization, and making citronella EO production more sustainable and economically viable. This study was conducted with the objective of evaluating the impact of inoculation with the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) Rhizophagus clarus and Claroideoglomus etunicatum, combined with different phosphorus (P) doses and the plant growth-promoting rhizobacterium Azospirillum brasilense, on the growth, development, and EO content of C. winterianus. The experiment was carried out in two stages, presented in two chapters, under a completely randomized design. In Chapter 1, the design was a 3×2 factorial (without and with AMF) under the addition of two P levels (0 and 200 mg P kg⁻¹), totaling 48 experimental units. In Chapter 2, the design was a 4×2 factorial (without and with AMF and A. brasilense), totaling 64 experimental units. Spore density and root colonization by AMF, microbial biomass carbon (MBC), basal respiration, metabolic quotient (qCO₂), plant growth, antioxidant and antimicrobial activity, and EO extraction, yield, and composition were evaluated. In Chapter 1, the results indicated that inoculation with C. etunicatum without P addition promoted a significant increase in shoot and root dry biomass, higher spore density and root colonization, as well as higher MBC values and lower qCO₂. The highest EO yield was observed in the treatment with P added to the substrate without inoculation (1.31%), followed by the treatment with C. etunicatum without P addition. The major compounds identified in the EO were citronellal (47.69–43.87%), geraniol (22.12–18.88%), and citronellol (11.53–10.61%). Antioxidant activity varied according to the method, highlighting the non-inoculated treatment and R. clarus without P, while the highest antimicrobial activity of the EO was observed against Bacillus subtilis, especially in C. etunicatum without P and R. clarus with P (MIC 2.5 mg mL⁻¹). In Chapter 2, co-inoculation with the AMF R. clarus + C. etunicatum showed the best overall performance among all treatments. This treatment promoted higher fresh and dry shoot, root, and total biomass, high root colonization rates, and improvements in substrate microbial attributes and plant P uptake. The same treatment also presented the highest antioxidant activity values (ABTS•⁺ and FRAP). The major compounds identified in the EO were citronellal (50.66–38.91%), geraniol (19.71–3.12%), and citronellol (14.21–4.94%), in which the treatment inoculated with R. clarus + C. etunicatum obtained the highest geraniol content. Furthermore, the EO exhibited relevant antimicrobial activity against Bacillus subtilis under the same treatment (R. clarus + C. etunicatum). In an integrated manner, the results of both chapters demonstrate that AMF, isolated or combined, play a determining role in growth, secondary metabolism, and EO quality of C. winterianus. Notably, C. etunicatum without P added to the substrate (Chapter 1) and the combination of R. clarus + C. etunicatum (Chapter 2) were the most efficient strategies, highlighting the potential of beneficial microorganisms to reduce fertilizer dependence, optimize production, and obtain EOs with higher added value. These results reinforce AMF as promising biotechnological tools for sustainable cultivation systems of aromatic and medicinal plants.
Keywords
Bioproducts. Citronella. Terpenes. Mycorrhizae.