Desenvolvimento e validação de método para o monitoramento de rizóbios elite inoculados no feijoeiro utilizando PCR e qPCR
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFLA |
Texto Completo: | http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/50493 |
Resumo: | The common bean performs symbiosis with rhizobia, so Biological Nitrogen Fixation is a sustainable alternative to nitrogen fertilizers. However, the success of the symbiosis depends on several biotic and abiotic factors, among them the competitiveness of selected strains against the natural microbiota in the soil. One way to assess this competitiveness is by evaluating the nodular occupation and persistence of the bacteria in the soil. Unfortunately, the currently existing methods are laborious and/or do not have sufficient specificity to differentiate the inoculated strains of soil native rhizobia. Therefore, the Polymerase Chain Reaction (PCR) and its variants are presented as a convenient and highly specific alternative for the monitoring and quantifying of microorganisms associated with plants and/or in the soil. In this context, the objective of the present work was to design and validate strain-specific primers to detect and quantify the bacteria Rhizobium tropici strain CIAT 899 and CPAC H12 and R. freirei strain PRF 81, using PCR and Real-Time PCR (qPCR). To this end, the primers were designed from coding regions of the genome and selected in silico to contain DNA sequences unique to the genome of each strain. The validation process of these primers involved exclusive specificity testing for the target strains in relation to others genetically close and distant to them, PCR assays involving several DNA extracts, and evaluation of nodular occupancy in greenhouse experiments. First, each primer pair was evaluated for its amplification efficiency and dissociation curve. Then, the best pairs were used for quantifying target strains from DNA samples isolated from roots and rhizospheric soil. Finally, the primers were tested for their applicability to evaluate the nodular occupation rate and quantify the elite rhizobia population in rhizospheric soil and common bean roots under field conditions. This information allowed us to discuss the nodulation and the performance of the rhizobial-plant interaction, as well as the fitness of strains CIAT 899, CPAC H12, and PRF 81 to nodulate the common bean. |
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Desenvolvimento e validação de método para o monitoramento de rizóbios elite inoculados no feijoeiro utilizando PCR e qPCRDevelopment and validation of a method for monitoring elite rhizobia inoculated in beans using PCR and qPCRPhaseolus vulgaris L.Rizóbios eliteFixação biológica de nitrogênioAdubação nitrogenadaRhizobia eliteBiological nitrogen fixationNitrogen fertilizationMicrobiologia AgrícolaThe common bean performs symbiosis with rhizobia, so Biological Nitrogen Fixation is a sustainable alternative to nitrogen fertilizers. However, the success of the symbiosis depends on several biotic and abiotic factors, among them the competitiveness of selected strains against the natural microbiota in the soil. One way to assess this competitiveness is by evaluating the nodular occupation and persistence of the bacteria in the soil. Unfortunately, the currently existing methods are laborious and/or do not have sufficient specificity to differentiate the inoculated strains of soil native rhizobia. Therefore, the Polymerase Chain Reaction (PCR) and its variants are presented as a convenient and highly specific alternative for the monitoring and quantifying of microorganisms associated with plants and/or in the soil. In this context, the objective of the present work was to design and validate strain-specific primers to detect and quantify the bacteria Rhizobium tropici strain CIAT 899 and CPAC H12 and R. freirei strain PRF 81, using PCR and Real-Time PCR (qPCR). To this end, the primers were designed from coding regions of the genome and selected in silico to contain DNA sequences unique to the genome of each strain. The validation process of these primers involved exclusive specificity testing for the target strains in relation to others genetically close and distant to them, PCR assays involving several DNA extracts, and evaluation of nodular occupancy in greenhouse experiments. First, each primer pair was evaluated for its amplification efficiency and dissociation curve. Then, the best pairs were used for quantifying target strains from DNA samples isolated from roots and rhizospheric soil. Finally, the primers were tested for their applicability to evaluate the nodular occupation rate and quantify the elite rhizobia population in rhizospheric soil and common bean roots under field conditions. This information allowed us to discuss the nodulation and the performance of the rhizobial-plant interaction, as well as the fitness of strains CIAT 899, CPAC H12, and PRF 81 to nodulate the common bean.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)O feijoeiro é uma planta capaz de realizar simbiose com rizóbios de modo que a Fixação Biológica de Nitrogênio é uma alternativa sustentável na utilização de adubos nitrogenados para a cultura. No entanto, o sucesso da simbiose depende de diversos fatores bióticos e abióticos, dentre eles, a competitividade de estirpes selecionadas frente à microbiota natural existente no solo. Uma forma de acessar essa competitividade é pela avaliação da ocupação nodular e persistência da bactéria no solo. Porém, os métodos atualmente existentes são muito laboriosos e/ou não apresentam especificidade suficiente para diferenciar as estirpes inoculadas de rizóbios nativos do solo. A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) e suas variantes se apresentam como uma alternativa conveniente e de alta especificidade para o monitoramento e a quantificação de microrganismos associados a plantas e/ou no solo. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi desenhar e validar primers estirpe-específicos para detectar e quantificar as bactérias Rhizobium tropici estirpe CIAT 899 e CPAC H12 e R. freirei estirpe PRF 81, utilizando as técnicas de PCR e PCR em Tempo Real (qPCR). Para tal, os primers foram desenhados a partir de regiões codantes do genoma e selecionados in silico de modo a conter sequências de DNA exclusivas do genoma de cada estirpe. O processo de validação desses primers envolveu teste de especificidade exclusiva para as estirpes alvo em relação a outras geneticamente próximas e distante a elas, ensaios de PCR envolvendo diversos extratos de DNA e avaliação da ocupação nodular em experimentos de casa de vegetação. Cada par de primer foi avaliado principalmente quanto a sua eficiência de amplificação e curva de dissociação e, posteriormente, quanto a quantificação das estirpes alvo a partir das amostras de DNA isoladas de raízes e solo rizosférico do feijoeiro. Por fim, os pares de primers foram testados quanto a sua aplicabilidade para avaliar a taxa de ocupação nodular e quantificar a população de rizóbios elite em solo rizosférico e raízes do feijoeiro em condição de campo. Essas informações permitiram discorrer sobre os dados de nodulação e fitotécnicos inerentes à interação rizóbio-planta, bem como a aptidão das estirpes CIAT 899, CPAC H12 e PRF 81 para nodular o feijoeiro.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-Graduação em Microbiologia AgrícolaUFLAbrasilDepartamento de BiologiaJesus, Ederson da ConceiçãoDias, Eustáquio SouzaVidal, Márcia SoaresFerreira, Enderson Petrônio de BritoDias, Eustáquio SouzaVidal, Márcia SoaresAraújo, Jean Luiz Simões deEtto, Rafael MazerPylro, Victor SatlerSilva, Cleudison Gabriel Nascimento da2022-07-07T19:43:46Z2022-07-07T19:43:46Z2022-07-072022-04-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSILVA, C. G. N. da. Desenvolvimento e validação de método para o monitoramento de rizóbios elite inoculados no feijoeiro utilizando PCR e qPCR. 2022. 251 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/50493porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2023-04-25T17:53:56Zoai:localhost:1/50493Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2023-04-25T17:53:56Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false |
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Desenvolvimento e validação de método para o monitoramento de rizóbios elite inoculados no feijoeiro utilizando PCR e qPCR Silva, Cleudison Gabriel Nascimento da Phaseolus vulgaris L. Rizóbios elite Fixação biológica de nitrogênio Adubação nitrogenada Rhizobia elite Biological nitrogen fixation Nitrogen fertilization Microbiologia Agrícola |
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Jesus, Ederson da Conceição Dias, Eustáquio Souza Vidal, Márcia Soares Ferreira, Enderson Petrônio de Brito Dias, Eustáquio Souza Vidal, Márcia Soares Araújo, Jean Luiz Simões de Etto, Rafael Mazer Pylro, Victor Satler |
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The common bean performs symbiosis with rhizobia, so Biological Nitrogen Fixation is a sustainable alternative to nitrogen fertilizers. However, the success of the symbiosis depends on several biotic and abiotic factors, among them the competitiveness of selected strains against the natural microbiota in the soil. One way to assess this competitiveness is by evaluating the nodular occupation and persistence of the bacteria in the soil. Unfortunately, the currently existing methods are laborious and/or do not have sufficient specificity to differentiate the inoculated strains of soil native rhizobia. Therefore, the Polymerase Chain Reaction (PCR) and its variants are presented as a convenient and highly specific alternative for the monitoring and quantifying of microorganisms associated with plants and/or in the soil. In this context, the objective of the present work was to design and validate strain-specific primers to detect and quantify the bacteria Rhizobium tropici strain CIAT 899 and CPAC H12 and R. freirei strain PRF 81, using PCR and Real-Time PCR (qPCR). To this end, the primers were designed from coding regions of the genome and selected in silico to contain DNA sequences unique to the genome of each strain. The validation process of these primers involved exclusive specificity testing for the target strains in relation to others genetically close and distant to them, PCR assays involving several DNA extracts, and evaluation of nodular occupancy in greenhouse experiments. First, each primer pair was evaluated for its amplification efficiency and dissociation curve. Then, the best pairs were used for quantifying target strains from DNA samples isolated from roots and rhizospheric soil. Finally, the primers were tested for their applicability to evaluate the nodular occupation rate and quantify the elite rhizobia population in rhizospheric soil and common bean roots under field conditions. This information allowed us to discuss the nodulation and the performance of the rhizobial-plant interaction, as well as the fitness of strains CIAT 899, CPAC H12, and PRF 81 to nodulate the common bean. |
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SILVA, C. G. N. da. Desenvolvimento e validação de método para o monitoramento de rizóbios elite inoculados no feijoeiro utilizando PCR e qPCR. 2022. 251 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022. http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/50493 |
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