Interação de bactérias benéficas associativas (Herbaspirillum seropedicae e Azospirillum brasilense) com diferentes espécies de gramíneas (Zea mays, Brachypodium distachyon e Setaria viridis)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Amaral, Fernanda Plucani do
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/123237
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2014.
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spelling Interação de bactérias benéficas associativas (Herbaspirillum seropedicae e Azospirillum brasilense) com diferentes espécies de gramíneas (Zea mays, Brachypodium distachyon e Setaria viridis)Recursos genéticos vegetaisAzospirillum brasilienseNitrogenio -FixacaoGramineaMilhoTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2014.O nitrogênio é um nutriente essencial no crescimento e desenvolvimento das plantas. A habilidade da planta em suprir a necessidade de nitrogênio necessária pode vir da fixação biológica de nitrogênio (FBN), através de interações com bactérias diazotróficas associativas. Azospirillum brasilense, que coloniza a rizosfera, e Herbaspirillum seropedicae, capaz de colonizar tecidos internos, são exemplos de bactérias benéficas que se associam com raízes de gramíneas de importância agrícola e econômica. O processo de interação planta-bactéria envolve diversos processos que ainda não estão totalmente elucidados. No presente trabalho foram avaliados parâmetros de crescimento e a regulação transcricional de 10 genes em plântulas de milho (Zea mays) inoculadas com H. seropedicae SmR1 1, 4, 7 e 10 dias após inoculação (DAI). Foi observado um aumento no número de raízes laterais das plantas com 7 e 10 DAI. Aumento significativo, foi observado na quantificação de transcritos dos genes Zmko1 e ZmrbohC em raízes das plantas inoculadas com H.seropedicae aos 4 DAI. Deste modo concluímos que Herbaspirillum seropedicae SmR1 presente nas raízes de milho pode alterar a expressão do gene Zmko1 que esta envolvido na biossíntese de giberelina bem como do gene ZmrbohC envolvido na resposta de burst oxidativo, no inicio da interação. Brachypodium distachyon tem sido proposto como sistema modelo de plantas C3, pois possui atributos atrativos como, por exemplo, baixa estatura, curto ciclo de vida e genoma sequenciado. A fim de selecionar um sistema modelo de gramíneas para estudos de interação planta-bactéria, foi realizada uma seleção utilizando 23 acessos de Brachypodium distachyon inoculados com Azospirillum brasilense e Herbaspirillum seropedicae crescidos em condições de baixo nitrogênio e/ou sem nitrogênio. Nos parâmetros de crescimento, 4 genótipos do tratamento sem nitrogênio e 3 genótipos tratados com baixo nitrogênio, responderam a pelo menos um dos parâmetros de crescimento avaliados em B. distachyon, A colonização externa e dos tecidos internos das raízes das plantas, foi visualizada utilizando cepas de bactérias marcadas. Deste modo pode-se concluir que as respostas aos parâmetros de crescimento em plantas de B. distachyon em associação com estas bactérias, são altamente variáveis quanto ao genótipo, no entanto B. distachyon é fortemente colonizada por A. brasilense e H. seropedicae. Investigamos as respostas fisiológicas e metabólicas relacionadas ao processo de interação planta-bactéria, além de medir o nitrogênio fixado e assimilado em plantas de S. viridis linhagem A10.1 crescidas sob baixo nitrogênio e comparadas a plantas com alta disponibilidade de nitrogênio. Utilizando radioisótopos de vida curta, num primeiro momento 11CO2, foi analisada a fixação, distribuição e alocação de CO2 em plantas inoculadas com A. brasilense e H. seropedicae crescidas com baixa disponibilidade de nitrogênio, bem como o perfil de açúcares e aminoácidos. Os resultados permitem concluir que plantas de S. viridis inoculadas com ambas as bactérias e baixa disponibilidade de nitrogênio demonstraram comportamento similar ao de plantas supridas com nitrogênio para os parâmetros analisados. Por fim, utilizando 13N2 observaram-se evidências de nitrogênio fixado em plantas de S. viridis inoculadas com A. brasilense e H. seropedicae crescidas em condições de baixo nitrogênio.<br>Abstract : Nitrogen is an essential nutrient in plant growth. The ability of the plant to supply the required amount of nitrogen can come from biological nitrogen fixation (BNF), through interactions with diazotrophic bacteria. Azospirillum brasilense, which colonize the rhizosphere, and Herbaspirillum seropedicae, able to colonize the internal tissues, are examples of beneficial bacteria that associate with roots of grasses with agricultural and economic importance. The plant - bacterium interaction involves several processes that still unclear. In this work the growth parameters and transcriptional regulation of 10 genes were evaluated in maize seedlings (Zea mays) inoculated with H. seropedicae SmR1 at 1, 4, 7 and 10 days after inoculation (DAI). An increase was observed in lateral roots number of the plants with 7 and 10 DAI. Significant increase was observed in the transcripts level of Zmko1 and ZmrbohC genes in maize roots plant inoculated with H.seropedicae at 4 DAI. In conclusion, Herbaspirillum seropedicae SmR1 present in maize roots can influence the expression of Zmko1 gene that is involved in the gibberellins biosynthesis and also the expression of ZmrbohC gene involved in burst oxidative response at the beginning of the interaction. Brachypodium distachyon has been proposed as a model system of C3 plants. It has attractive features such as short stature, short life cycle and sequenced genome. In order to select a grass model for plant - bacterium interaction system, we screened 23 accessions of Brachypodium distachyon inoculated with Azospirillum brasilense and Herbaspirillum seropedicae. The plants were grown under no nitrogen or low nitrogen condition. In growth parameters, four genotypes under no nitrogen and three genotypes under low nitrogen condition, showed positive responses at least for one of the analyzed parameters. External and internal roots colonization tissues of plant were visualized using labeled bacteria strains. The growth parameters responses in B. distachyon plants associated with A. brasilense and H. seropedicae were highly variable to the different genotypes, however B. distachyon was strong colonized by A.brasilense and H. seropedicae. We also investigated the physiological and metabolic responses related to the plant - bacterium interaction process, and measure the fixed nitrogen and photoassimilates in plants of Setaria viridis genotype A10.1 grown under low nitrogen and compared to plants grown under high nitrogen availability. Using short-lived radioisotopes, as 11CO2, at first was analyzed CO2 fixation, distribution and allocation in plants inoculated with A.brasilense and H. seropedicae grown under low nitrogen condition. Furthermore, were analyzed the sugars profile and amino acids pools. The results indicate that plants of S. viridis inoculated with both bacteria grown under low nitrogen condition demonstrated similar behavior to the plants supplied with normal nitrogen. Finally, using 13N2 was demonstrated evidence of fixed nitrogen in S. viridis plants inoculated with A.brasilense and H. seropedicae grown under low nitrogen condition.Arisi, Ana Carolina MaisonnaveUniversidade Federal de Santa CatarinaAmaral, Fernanda Plucani do2014-08-06T17:58:12Z2014-08-06T17:58:12Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis140 p.| il., grafs., tabs.application/pdf326987https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/123237porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2014-08-06T17:58:12Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/123237Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732014-08-06T17:58:12Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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