Interações químicas durante a invasão do microbioma da rizosfera de trigo pelo patógeno Bipolaris sorokiniana

• Autor(a) principal: Quevedo, Hélio Danilo
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-13072023-153146/
• topic: Bipolaris sorokiniana; Bipolaris sorokiniana; Paenibacillus sp.; Paenibacillus sp.; Pseudomonas sp.; Pseudomonas sp.; Streptomyces sp.; Streptomyces sp.; Biocontrol; Biocontrole; Metabolites; Metabólitos; Microbioma; Microbiome

O conhecimento da dinâmica das interações que ocorrem no microbioma da rizosfera ainda é limitado. O microbioma da rizosfera fornece serviços ecológicos à planta hospedeira, incluindo nutrição e proteção contra doenças. Esses serviços podem ser regulados por sinais químicos enviados pelas raízes, podendo selecionar e moldar a comunidade microbiana na rizosfera. Considerando que diante da infecção por um patógeno de origem do solo, a planta altera o padrão de exsudação radicular para acessar os recursos fornecidos por esses microrganismos antagônicos ao fitopatógeno, neste trabalho buscamos identificar membros e funções do microbioma da rizosfera que contribuem para a defesa da planta. Além disso, testamos o impacto de inoculantes benéficos no início da doença para entender como a planta hospedeira e os microrganismos benéficos se comunicam para afastar o patógeno Bipolaris sorokiniana da rizosfera. Usando isolamento bacteriano da rizosfera, seguido de triagem in vitro, selecionamos três linhagens bacterianas, Streptomyces sp. CMAA 1738, Paenibacillus sp. CMAA 1739 e Pseudomonas sp. CMAA 1741, antagônicas ao patógeno, capazes de solubilizar fósforo, fixar nitrogênio atmosférico e produzir ácido indol acético. Em um bioensaio, testamos a inoculação independente dos três isolados bacterianos em plântulas de trigo inoculadas ou não com o fungo patogênico. O índice de severidade da doença (ISD) foi maior (ISD=93%) nas plantas inoculadas exclusivamente com o patógeno (controle negativo). Nas plantas inoculadas com a bactéria antagonista e com o patógeno o ISD variou de 50 a 62%, mostrando uma diminuição significativa na incidência da doença em relação ao controle negativo. Nos tratamentos sem o patógeno, mas inoculados com cada bactéria benéfica, o ISD ficou entre 7 e 10%. Como também observamos um certo nível de doença (ISD=40%) em um tratamento sem inoculação de patógeno ou bacteriano (controle positivo), monitoramos a ocorrência do patógeno no solo usando qPCR visando o gene CosA. O genoma completo das três linhagens bacterianas selecionadas foram sequenciados, as quais também foram utilizadas em um bioensaio com mudas de trigo inoculadas com o fungo patogênico. Os genomas foram analisados e os clusters de genes de metabólitos secundários putativos foram identificados usando antiSMASH. Para analisar os compostos dos exsudatos bacterianos, as bacterias foram cultivadas em meio de cultura na presença ou ausência do patógeno e analisadas em UPLC- MS (Micromass, WatersTM). Os compostos voláteis também foram analisados com GC-MS (Agilent Technologies) durante o efeito de antibiose in vitro usando seringa SPME e fibra DVB/CAR/PDMS.UPLC. Utilizando a análise UPLC-MS foi possível localizar a massa exata da maioria dos compostos preditos no genoma relacionados à bioatividade, na cepa CMAA 1738 identificamos o espectro de massa direcionada aos sideróforos coelichelin e desferrioxiamin_B, aos antifúngicos alkylresorcinol e JBIR-126 e ao antibiótico streptotricin enquanto na cepa CMAA 1739 identificamos o antifúngico fusaricidin_B. Com os dados obtidos pelo GC-MS sob modelagem PLS-DA identificamos os compostos produzidos durante a antibiose, sendo os mais significativos para cepa CMAA 1738 o monoterpeno 2- Metilisoborneol (95,4% - NIST), a cepa CMAA 1739 foi fortemente relacionado com a produção de grupos alcoólicos. Apesar da cepa CMAA 1741 precisar de mais investigação, concluímos que todas as cepas foram eficazes no controle da infecção fúngica quando inoculado em trigo. Com base na mineração do genoma, fomos capazes de prever e detectar vários compostos bioativos possivelmente envolvidos na inibição de patógenos, incluindo exsudatos bacterianos e voláteis.