Caracterização de bactérias promotoras do crescimento vegetal associadas à cultura da canola (Brassica napus L.) - Ribeiro, Igor Daniel Alves (2019)
O sistema radicular abriga uma ampla diversidade de bactérias que vivem no solo rizosférico ou colonizando endofiticamente o interior dos tecidos vegetais. Estes micro-organismos podem promover o crescimento das plantas, principalmente pela modulação dos níveis de fitohormônios e por favorecerem a aquisição de nutrientes, especialmente nitrogênio e fósforo (P). Também, como mecanismo indireto, inibem o crescimento de fitopatógenos. Por essas características, as PGPB (plant growth promoting bacteria) são agronomicamente empregadas como biofertilizantes ou agentes de biocontrole. A aplicação destes produtos biológicos tem um potencial elevado para aumentar a produção agrícola e reduzir o uso de fertilizantes químicos ambientalmente prejudiciais. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as habilidades de promoção do crescimento vegetal e de biocontrole de bactérias provenientes de raízes de canola. Foram avaliadas trinta bactérias gram-positivas formadoras de esporos, pertencentes a quatro gêneros: Bacillus (24), Paenibacillus (4), Lysinibacillus (1) e Microbacterium (1). Esses micro-organismos foram capazes de fixar nitrogênio, sintetizar auxinas, solubilizar fosfato, produzir enzimas hidrolíticas e sideróforos. Cinco isolados apresentaram atividade antifúngica in vitro contra o patógeno de canola Sclerotinia sclerotiorum, e quatro desses isolados suprimiram o crescimento do fungo pela produção de compostos orgânicos voláteis (VOC). Os genomas das bactérias antagonistas foram sequenciados e três isolados (01TAZ, 08TAZ, 32PB) foram identificados como Bacillus safensis, um (7PB) como Bacillus pumilus e um (16PB) como Bacillus megaterium, usando métricas genômicas. Vários clusters gênicos de antimicrobianos e metabólitos secundários foram encontrados em comum no genoma dos isolados, usando a ferramenta de mineração de genoma antiSMASH. Esses grupos gênicos incluíram agrupamentos biossintéticos de lipopeptídeos, bacteriocinas e sideróforos. No entanto, nenhum tipo de lipopeptídeo antimicrobiano foi identificado por espectrometria de massas nos extratos das culturas bacterianas. Apesar dos resultados obtidos in vitro e do potencial genômico para o biocontrole, estes isolados foram incapazes de proteger a canola contra a infecção por S. sclerotiorum em condições de câmara de crescimento. A solubilização de P foi uma das características de promoção de crescimento vegetal mais comum entre os isolados. Essas bactérias foram triadas quanto à solubilização de diferentes fosfatos insolúveis: hidroxiapatita (Ca5(PO4)3(OH)), FePO4, AlPO4, e fosfato de rocha (RP). Seis isolados foram capazes de solubilizar hidroxiapatita e RP. Os três melhores (6PB, 20PB, 27PB) foram selecionados e melhor caracterizados. Essas bactérias foram identificadas como Paenibacillus graminis pelo sequenciamento do gene 16S rRNA e uso de métricas genômicas. Foi verificada a influência de fatores nutricionais, tais como a fonte de carbono, nitrogênio e P solúvel, sobre a eficiência de solubilização. As bactérias produziram exopolissacarídeos utilizando P insolúvel e também formaram biofilme sob condições de deficiência de P. Todos os isolados selecionados reduziram o pH do meio de cultura e produziram vários ácidos orgânicos, detectados por espectrometria de massas. Essas características constituem um possível mecanismo de solubilização de P. A análise do genoma dos isolados 6PB e 20PB revelou a presença de diferentes genes relacionados ao metabolismo e homeostase do P. Todas estas características destacam as bactérias avaliadas como potenciais candidatos a agentes de promoção do crescimento de plantas.