Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/47987
Type: Monografia (especialização)
Title: Caracterização baseada em genômica evidencia o potencial de bactérias endofíticas para promoção do crescimento de plantas
Authors: Stella de Paula Lopes
First Advisor: Ubiana de Cássia Mourão Silva
First Referee: Patrícia Costa Lima da Silva
Abstract: Microrganismos endofíticos têm recebido notoriedade por seu potencial como agentes promotores de desenvolvimento vegetal, mesmo sob condições de estresse. A partir disso existe um interesse de aplicação prática desses microrganismos para agricultura sustentável, cultivos em solos salinos e restauração de áreas degradadas por poluentes orgânicos e metais pesados. Para que essa aplicação seja possível, além da comprovação dos efeitos benéficos às plantas, são necessários estudos de biossegurança para garantir que os endofíticos não são patogênicos ou produtores de toxinas de efeito citotóxico e, consequentemente, são seguros para todo o ecossistema. A caracterização dos efeitos benéficos dos microrganismos sobre as plantas pode ser feita por meio de estudos fenotípicos. Entretanto, a análise genômica também pode ser utilizada na caracterização como uma ferramenta complementar para predição de características de interesse. Este estudo buscou analisar o genoma de seis bactérias isoladas de plantas de milho: Ochrobactrum sp. CNPMS2088, Bacillus megaterium UFMG50, Klebsiella pneumoniae UFMG51, Pantoea ananatis UFMG54, Microbacterium sp. UFMG61 e Pseudomonas putida UFMG81 que foram investigados com intuito de explorar o potencial genômico e compará-lo ao potencial previamente analisado em experimentos in vitro e in vivo. Foram investigadas funções relacionadas à: promoção do crescimento de plantas; capacidade de colonizar os tecidos vegetais; potencial de controle de agentes fitopatogênicos; versatilidade fisiológica e metabólica, característica a qual pode favorecer adaptabilidade dessas bactérias às variações ambientais; virulência e resistência a fármarcos, importantes para avaliação da biossegurança. Os resultados da análise genômica reinforçam o potencial de uso das bactérias estudadas como bioinoculantes já observado anteriormente em experimentos in vivo e in vitro. Em ambos estudos, as bactérias se destacaram em características como: solubilização de fósforo, produção de fito-hormônios e produção de sideróforos. Considerando a análise genômica, K. pneumoniae UFMG51 foi a bactéria que mais se destacou por possuir o maior número de CDS associadas a características de interesse a promoção de crescimento de plantas como fixação de nitrogênio e metabolismo de P, além de demonstrar potencial para biorremediação devido ao total de CDS associados a degradação de compostos aromáticos e resistência a metais pesados. Dessa maneira, a análise genômica permitiu explorar o potencial das bactérias para funções de interesse que ainda não foram experimentadas em laboratório, o que que pode servir de base para orientar futuros trabalhos para comprovação fenotípica dessas características de interesse para bioinoculantes.
Abstract: Endophytic microorganisms have received notoriety for their potential as promoters of plant development, even under stress conditions. Because of it, there is an increasing interest in the practical applications of these microorganisms for sustainable agriculture, cultivation in saline soils and restoration of areas degraded by organic pollutants and heavy metals. For it to be possible, in addition to proving the beneficial effects on plants, biosafety studies are necessary to ensure that endophytes are not pathogenic or produce toxins with a cytotoxic effect, which therefore, would be safe for the entire ecosystem. The characterization of the beneficial effects of microorganisms on plants can be done through phenotypic studies. However, genomic analysis can also be applied in the characterization as a complementary tool for searching for potential features of interest. This study sought to analyze the genome of six bacteria isolated from corn plants: Ochrobactrum sp. CNPMS2088, Bacillus megaterium UFMG50, Klebsiella pneumoniae UFMG51, Pantoea ananatis UFMG54, Microbacterium sp. UFMG61 and Pseudomonas putida UFMG81. These bacteria were investigated in order to explore the genomic potential and compare it to the previous results from in vitro and in vivo experiments. The genomics functions investigated are related to: plant growth promotion; ability to colonize plant tissues; potential to control phytopathogenic agents; physiological and metabolic versatility, which is a characteristic that can favor adaptability of these bacteria to environmental variations; virulence and drug resistance, which is an important assessment for biosafety. The results of the genomic analysis reinforce the potential of using the bacteria studied as bioinoculants already observed in the previous in vivo and in vitro experiments. The bacteria stood out in the genomic and phenotype studies in characteristics such as: phosphorus solubilization, production of phytohormones and production of siderophores. Considering the genomic analysis, K. pneumoniae UFMG51 was the bacteria which had the largest number of CDS associated with features of interest in plant growth promotion such as nitrogen fixation and P metabolism, in addition to demonstrating potential for bioremediation due to the total number of CDS associated to the degradation of aromatic compounds and resistance to heavy metals. Hence, genomic analysis allowed to explore the potential of bacteria for a larger variety of features of interest which have not yet been tested in the laboratory. This type of analysis is an important tool to guide future work to design phenotypic tests to proof whether these microrganisms are effective in characteristics of interest to be applied as bioinoculants.
Subject: Microbiologia
Endófitos
Bactérias
Genoma de planta
Agricultura sustentável
Contenção de riscos biológicos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Curso de Especialização em Microbiologia Aplicada
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/47987
Issue Date: 13-Feb-2020
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