Sexta, 12 de abril de 2024.
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Tese
Título Análise metabolômica comparativa de genótipos de soja resistente e suscetível em resposta ao Meloidogyne javanica e análise da microbiota da rizosfera e seu po-tencial bionematicida
Autor Silva , Mayara Barbosa
Unidade Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
Área de Concentração Genética e Melhoramento
Orientador : Leandro Simões Azeredo Gonçalves
Co-Orientador(es) André Luiz Martinez de Oliveira
Andressa Cristina Zamboni Machado.
Banca Examinadora Adriana Gonela
Leandro Simões Azeredo Gonçalves
Elisete Pains Rodrigues
Viviane Yumi Baba,
Andressa Cristina Zamboni Machado
Data de Defesa 24/07/2020
Resumo No cenário agrícola mundial, a soja é a mais importante oleaginosa produzida, apesar do crescente aumento em produtividade que a cultura da soja apresentou nos últimos anos, diversos fatores têm sido limitantes à produção, entre eles, destacam-se os fitonematoides, que provocam limitações nos sistemas de cultivos agrícolas, causando redução na produtividade e perda de qualidade. O objetivo deste trabalho foi investigar a composição e a funcionalidade da comunidade microbiana da rizosfera de genótipos de soja resistente e suscetível ao fitonematoide Meloidogyne javanica, por meio isolamento em meio de cultivo e sequenciamento do DNA rizosférico, análise metabolomica, visando ao desenvolvimento de bionematicidas. O presente trabalho está dividido em dois artigos: Artigo 1) Estudo de metabólitos relacionados à resistência de M. javanica em genótipos de soja e Artigo 2) Prospecção de microrganismos de cultivares soja com potencial bionematicida. No artigo 1, Mais de 450 metabolitos foram anotados o estudo dos metabolitos expressos, revelou que a inoculação de nematoides resulta na mobilização de carboidratos, pool de aminoácidos, metabolitos envolvidos na ativação de vias biossintéticas de isoflavonóides, fitoalexinas, cumarinas, jasmonatos, flavonóides, moléculas de sinalização e hormônios, produção de fitohormônios, proteínas e alguns ácidos; muitos dos quais exibem propriedades antioxidantes e bioatividade, ajudando a planta a contra-atacar a invasão do patógeno, entre esses metabólitos, o metabolismo secundário estava bem representado. A cultivar resistente inoculada com M. javanica exsudaram moléculas já caracterizadas como mecanismo de defesa a patógenos como fitoalexinas, cumarinas, jasmonyl- jasmonatos. Também foi observado que as plantas resistentes sem inoculação mantem o seu perfil metabólico semelhante ao das plantas suscetíveis o que nos leva a entender que os metabólitos de defesa mesmo nas plantas resistentes só são liberados quando a planta é atacada. No artigo 2 Pode-se considerar satisfatório o isolamento com intuito de selecionar Bacillus sp. como pudemos observar nos resultados 79,38% dos isolados são pertencentes a esse gênero. Também foram identificadas as bactérias dos gêneros Paenibacillus (18,32%) e Brevibacillus (6,12%) que já foram consideradas Bacillus sp. Os isolados apresentaram diferenças significativas na produção de AIA e fosfatos, alguns isolados se destacaram. Apenas 4,45% dos isolados apresentaram capacidade de produção de siderófaros e dos 120 isolados apenas 27 apresentaram antagonismo positivo F. leguminarum e 12 S. sclerotiorum. Na avaliação in vivo, validou-se o potencial nematicida de alguns isolados quando comparados a %controle do M.javanica com os tratamentos controle. O estudo de bactérias associadas a plantas é importante para entender o papel ecológico dessas bactérias em sua interação com plantas e também seu potencial biotecnológico como a promoção do crescimento de plantas e controle de doenças.
Palavras-chave Isolamento, soja, controle biológico
Title
Abstract In the current global agricultural scenario, soybean represents the most important oilseed produced. Although the productivity of this crop has increased in recent years, several factors have been limiting soybean yield, among them, phytomatomatoides stand out as one of the most harmful. These malefic worms hamper the success of agricultural cultivation systems, reducing the yield and quality of products. The objective of this work was to investigate the composition and functionality of the rhizosphere microbial community of soybean genotypes resistant and susceptible to Meloidogyne javanica. The nematode was isolated in culture medium and rhizospheric DNA sequencing and metabolomic analysis were performed aiming at the development of bionematicides. The present work is divided into two articles: 1) “Study of metabolites related to M. javanica resistance in soybean genotypes” and 2) “Prospecting for microorganisms with bionematicide potential in soybean cultivars”. In article 1, more than 450 metabolites were annotated and the study revealed that the inoculation of nematodes leads to mobilization of carbohydrates; production of a pool of amino acids; metabolites involved in the activation of biosynthetic pathways of isoflavonoids, phytoalexins, coumarins, jasmonates, flavonoids, signaling molecules, and hormones; and production of phytohormones, proteins, and some acids. Many of these acid compounds exhibit antioxidant properties and bioactivity, helping the plant to counteract pathogen invasions. In the data gathered on metabolites, the secondary metabolism was well represented. The resistant cultivar inoculated with M. javanica exuded molecules already known to play a role in defense mechanisms against pathogens, such as phytoalexins, coumarins, and jasmonyl-jasmonates. It was also observed that the resistant genotype without inoculation maintained a metabolic profile similar to the susceptible genotype, suggesting that the defense metabolites are only produced when the plants are under attack. In article 2, isolation of Bacillus sp. was successfully performed since 79.38% of the isolates belonged to this genus. Bacteria of the genera Paenibacillus (18.32%) and Brevibacillus (6.12%), once considered Bacillus sp, were also identified. The isolates showed significant differences in the production of AIA and phosphates; some isolates stood out. Only 4.45% of the isolates were capable to produce siderophaguses. From the 120 isolates, only 27 showed positive antagonism to F. leguminarum and 12 to S. sclerotiorum. In the in vivo evaluation, the nematicidal potential of some isolates was validated when comparing the %control of M.javanica with the control treatments. The study of bacteria associated with plants is crucial to understand the ecological role they play in the plant-microorganism interaction and also their biotechnological potential in promoting plant growth and controlling diseases.
Key-words Isolation, soybean, biological control.
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