Mapeamento da colonização de plantas de soja e milho por uma comunidade microbiana sintética oriunda do microbioma da cana-de-açúcar : Mapping the colonization of a synthetic microbial community inoculum from sugarcane microbiome in soybean and maize plants

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Damasceno, Natália de Brito, 1990-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637835
Resumo: Orientadores: Paulo Arruda, Rafael Soares Correa de Souza
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Em um segundo momento, foi construída e anotada uma coleção de microrganismos representativa do microbioma core da cana. A identificação das bactérias da coleção permitiu seu cruzamento com as informações geradas pelo mapeamento do microbioma da cana em termos de diversidade e abundância, possibilitando a elaboração de um inóculo sintético composto por 17 isolados que representam os grupos bacterianos mais abundantes na cana. Resultados preliminares em milho mostraram que o inóculo sintético é capaz de estimular o crescimento das plantas. Através do sequenciamento do gene do rRNA 16S, foi possível mapear o perfil de colonização dessas bactérias nos compartimentos endofítico e exofítico de amostras de raiz, caule e folhas de plantas de milho inoculadas com a comunidade sintética. Dentre as 27 bactérias presentes no inóculo, 10 colonizaram os tecidos da planta com alta eficiência, alterando a microbiota natural do milho e tornando-se predominantes principalmente na raiz e no caule. Neste trabalho, avaliamos o impacto da mesma comunidade sintética, validada em milho, em soja a fim de verificar a trans especificidade do inóculo sintético em uma planta filogeneticamente distante da cana e do milho. Devido a comunidade sintética ser composta por isolados microbianos que podem conter mais que um microrganismo armazenado junto, nós buscamos desvendar os grupos de bactérias em soja e de fungos em soja e milho que potencialmente estão envolvidos na colonização eficiente das plantas. Os resultados de inoculação em soja mostraram que o mesmo inóculo sintético utilizado em milho é capaz de estimular o crescimento de plantas de soja. As plantas de soja inoculadas com a comunidade sintética apresentaram um aumento significativo da biomassa e da área da raiz e foliar de até 1,6 vezes quando comparadas às plantas não inoculadas. Através do sequenciamento do gene do rRNA 16S foram acessados os grupos de bactérias pertencentes ao inóculo sintético nos órgãos de raiz, caule e folha de plantas inoculadas e não inoculadas. Membros do inóculo sintético não foram capazes de colonizar os tecidos da soja de maneira eficiente, contudo, promoveram alterações na microbiota natural dessas plantas. As famílias Comamonadaceae, Caulobacteraceae, Rhizobiaceae, Sphingobacteriaceae, Burkholderiaceae e Xanthomonadaceae representam os grupos mais abundantes identificados em plantas de soja inoculadas e não inoculadas. Esses resultados sugerem que a comunidade sintética, isolada da cana-de-açúcar, apresenta uma plasticidade em colonizar e promover o crescimento de plantas filogeneticamente muito distantes, como essas culturas representantes das mono e dicotiledôneas. Ainda não sabemos quais mecanismos podem estar diretamente relacionados a esses efeitos, mas acreditamos que essas funções podem ter sido selecionadas durante a co-evolução da interação microbiota/planta e estarem relacionadas à maior disponibilidade de nutrientes, naturalmente produzidos pelas plantas, através de genes que foram selecionados/enriquecidos nessas bactérias específicasAbstract: This master's project was developed under the project "The Sugarcane Microbiome (Saccharome): A Key Element in Sustainability of an Energy Crop", which resulted in a detailed description of the diversity and relative abundance of microbial communities found in association with sugarcane along plant development. At a second moment, we constructed and annotated a collection of microorganisms representative of sugarcane core microbiome. The identification of bacterial groups present in the collection allowed cross-referencing this information with data from sugarcane microbiome description concerning abundance and diversity. As a result, it was possible to elaborate a synthetic community composed of 17 isolates, which represents the most abundant bacterial groups found in sugarcane. Preliminary results in maize showed that the synthetic inoculum efficiently promotes plant growth. By sequencing rRNA 16S gene, it was possible to map the colonization pattern of these bacterial groups in endophytic and exophytic compartments of root, stem and leaves of inoculated maize plants. Among 27 bacteria present in the inoculum, 10 groups were highly efficient in colonizing plant tissues, resulting in alterations in the natural maize microbiota composition and becoming predominant mainly in the root and stem. In this work, we evaluated the impact of the same synthetic community, previously validated in maize, in soybean plants in order to verify the trans specificity of the synthetic inoculum in a plant species phylogenetically distant from sugarcane and maize. As the synthetic community is composed of microbial isolates that possibly contains more than one microorganism stored together, we seek to uncover bacterial groups in association with soybean and fungal groups in association with both models that are potentially involved in colonizing plant tissues. Soybean inoculated plants showed a significant increase in their biomass and roots and leaf areas of up to 1.6 fold when compared to uninoculated plants. By sequencing rRNA 16S gene, we accessed bacterial groups from the synthetic inoculum in the roots, stem and leaves of inoculated and uninoculated soybean plants. Members of the synthetic community did not colonize plant tissues very efficiently, however, the presence of the inoculum promoted alterations in the natural microbiota found in association with this plant. Comamonadaceae, Caulobacteraceae, Rhizobiaceae, Sphingobacteriaceae, Burkholderiaceae and Xanthomonadaceae families are the most representative groups identified in association with inoculated and uninoculated soybean plants. Together, these results suggest that the synthetic community, initially isolated from sugarcane, has a plasticity in colonizing plant tissues and promote plant growth of phylogenetically distant plant species like maize and soybean, two representatives of mono and dicotyledonous. The mechanisms directly involved in these effects are still unknown, but we believe that these functions can have been select during the co-evolution of microbiota/plant interactions and can be relate to the higher availability of nutrients naturally produced by plants, by genes that were selected/enriched in these specific bacteriaMestradoGenética Animal e EvoluçãoMestra em Genética e Biologia MolecularFAPESP2016/23425-5CAPES[s.n.]Arruda, Paulo, 1952-De Souza, Rafael Soares Correa, 1988-Oliveira, Juliana Velasco de CastroAndreote, Fernando DiniSette, Lara DurãesAndrade, Sara Adrián López deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDamasceno, Natália de Brito, 1990-20182018-09-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (117 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637835DAMASCENO, Natália de Brito. Mapeamento da colonização de plantas de soja e milho por uma comunidade microbiana sintética oriunda do microbioma da cana-de-açúcar: Mapping the colonization of a synthetic microbial community inoculum from sugarcane microbiome in soybean and maize plants. 2018. 1 recurso online (117 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637835. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1096698Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-01-10T17:04:00Zoai::1096698Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-01-10T17:04Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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