Made available in DSpace on 2014-07-29T15:30:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Natalia Carvalhaes de Oliveira.pdf: 1211975 bytes, checksum: 414976b584307f085c0610f71d63bb94 (MD5) Previous issue date: 2009-03-16 / Endophytic microorganisms live inside plants showing no apparently damage for the host, often assisting in survival of plants, helping its growth with production of phytohormones, phosphates solubilization, nitrogen fixation and enzymes production, or they can metabolize organic contaminants, like petroleum and derivates. This work aimed to isolated and identified endophytic microorganisms of plants present in impacted areas, as well as test their ability in petroleum and its derivatives degradation, identify bacteriocin production, to test their nitrogen fixation capability, phosphate solubilization, indol-acetic acid (IAA) and enzymes production. Plant samples were collected, in an area impacted with asphaltic and mud, were superficially disinfected using 70% ethanol, sodium hypochlorite and sterile distilled water. After macerated and fragmented, the samples were incubated at 30°C for about 72 hours, when growth of microorganisms was observed in culture media: Nutrient Agar, TSA (Tryptone Soya Agar) and King medium. The verification of petroleum and derivatives degradation capacity was performed in ELISA plates, exposing the bacteria to a solution of Minimal Medium, the dye DCPIP solution (2,6-dicloroindofenol sodium salt) and petroleum or derivative tested (burning oil, lubricating oil, diesel oil and gasoline). A positive reading for degradation was observed by discoloration of DCPIP. Among nine bacteria tested, three showed degradative activity in different fractions of petroleum, diesel oil and gasoline, and others showed different profiles. This result shows the potential of these microorganisms for application in bioremediation processes. The production of IAA was tested on TSA medium supplemented with tryptophan and only one sample was positive, while none was considered phosphate solubilizing. Testing the nitrogen fixing, samples were inoculated for a free nitrogen culture media, showing growth after 24 hours of incubation (positive results), however it s isolated did not show positive results in the acetylene reduction test, which confirms activity of the enzyme nitrogenase. The samples showed different profiles for the production and activity of bacteriocins against the clinical isolates tested. There were no detected activity of endoglucanase, cellulolytic and pectinolytic enzymes, but esterases, ß-glucosidases, proteases and amylases were positive. Some isolates were identified from the sequencing of 16S DNA, whose sequence was compared to database (GenBank), and then diagnosed as Bacillus cereus, Staphylococcus pasteuri and Pseudomonas sp. The endophytic bacteria isolated from Cerrado plants confirmed their potential for use in bioremediation, plant growth promotion and diverse enzyme production, with potential for use in pharmaceutical, food, textiles, among others. / Microrganismos endofíticos vivem no interior de plantas sem causar danos aparentes no hospedeiro, muitas vezes auxiliando na sobrevivência do vegetal, auxiliando seu crescimento com produção de fitormônios, solubilização de fosfatos, fixação de nitrogênio e produção de enzimas, ou metabolizando alguns compostos contaminantes orgânicos, como petróleo e/ou derivados. O objetivo deste trabalho foi isolar e identificar microrganismos endofíticos de vegetais presentes em áreas impactadas, assim como testar sua capacidade de degradação de petróleo e alguns derivados, identificar seu perfil para a produção de bacteriocinas, capacidade de fixação de nitrogênio, solubilização de fosfatos, produção de ácido indol-acético (AIA) e enzimas. Amostras vegetais foram coletadas em uma área impactada com lama asfáltica e desinfectadas superficialmente utilizando etanol 70%, hipoclorito de sódio e água destilada esterilizada. Depois de fragmentadas e maceradas, as amostras foram incubadas à 30o C por cerca de 72 horas, quando se observou crescimento de microrganismos nos meios de cultura: Agar nutriente, meio TSA (Tryptone Soya Agar) e meio de King. A verificação da capacidade de degradação de petróleo e derivados foi realizada em placas de ELISA, expondo a bactéria a uma solução contendo meio de cultura Mínimo, solução do corante DCPIP (sal de sódio de 2,6-dicloroindofenol) e petróleo ou derivado testado (óleo queimado, óleo lubrificante, óleo diesel e gasolina). A leitura positiva para degradação foi observada pela descoloração do DCPIP. Entre nove bactérias testadas, três apresentaram atividade degradativa em diferentes frações de petróleo, óleo diesel e gasolina, e as demais apresentaram variados perfis. Este resultado mostra a potencialidade desses microrganismos para aplicação em processos de biorremediação. A produção de AIA foi testada em meio TSA acrescido com triptofano e somente uma amostra apresentou resultado positivo, enquanto nenhuma foi considerada solubilizadora de fosfatos. Para teste de fixação de nitrogênio os isolados foram inoculados em meios livres de nitrogênio, apresentando crescimento após 24 horas de incubação, no entanto não apresentaram resultados positivos no teste de redução do acetileno, que confirma atividade da enzima nitrogenase. As amostras apresentaram variados perfis para a produção e atuação das bacteriocinas frente aos isolados clínicos testados. Não foi detectada atividade das enzimas endoglucanase, celulolítica e pectinolítica, mas sim de esterases, ß- glucosidases, proteases e amilases. Alguns isolados foram identificados a partir do sequenciamento da região 16S DNA, cuja sequência foi comparada a um banco de dados (GenBank) e então diagnosticados como Bacillus cereus, Staphylococcus pasteuri e Pseudomonas sp. Foi confirmada a caracterização de bactérias endofíticas isoladas de plantas de Cerrado com potencial para utilização em biorremediação, promoção de crescimento vegetal e diversa produção enzimática, com potencialidades para utilização em indústria farmacêutica, alimentícia, têxtil, entre outras.

Made available in DSpace on 2015-04-20T12:31:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriana.pdf: 2128343 bytes, checksum: a126c0f543395afa8dcd9b4112191c0f (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Among the species of known insects (approximately 900 thousands), at about 2% is considered eusocial, because they live in truly advanced societies. The leaf-cutting ants belong to eusocial insects group and reached the major level of the instinct through the cultivation of fungi. Nowadays, they seems to be the unique animal group that have developed an advanced agriculture, based on their symbiosis with fungi, that appeared at about 50 million years ago, long before human being had appeared and become cultivator. Cutting leaves that serves as substrate to fungi cultivation for feed, ensure a high economic value to leaf-cutting ants, especially when they compete with men. So, the aim of this work was to perform a study about the microorganisms communities associated to the fungi garden of the leaf-cutting ants, Atta sexdens, evaluating the possibility to control them by the antagonistic activity of endophyte microorganisms from Amazon plants. To enable these assays, 13 leaf-cutting ants colonies (at about 5 monts of age) containing all classes (queen, soldiers, males and workers) were collected and transferred to the Laboratório de Microrganismos LABGEMMA of the Universidade Federal do Amazonas UFAM. From these anthill, associated microorganisms were isolated, cultivated, identified (by molecular and classical methods) and preserved at appropriated conditions. The antagonisms assays were performed by the method of paired culture, using endophytic microorganisms as inhibitors of those anthill associated. In vivo assays were performed with lab assembled anthills, to evaluate the potential for biological control against them. The main isolated and identified anthills associated microorganisms were: Leucoagaricus gongylophorus; Bionectria ochroleuca; Aspergillus flavus; Trichoderma longibrachiatum; Fusarium solani, yeasts and gram positive and gram negative bacteria. Antagonisms assays against L. gongylophorus, T. longibrachiatum, A. flavus and one of the anthill yeasts were promissing as an alternative method to the anthills biological control. / Calcula-se que entre as espécies de insetos conhecidas (cerca de 900 mil), próximo de 2% são ditas eussociais, pois vivem em sociedades verdadeiramente avançadas. As formigas cortadeiras estão inseridas no grupo dos insetos eussociais e atingiram o que pode se chamar de apogeu do instinto por meio da agricultura de fungos. Até o momento, parece ser o único grupo de animais, além do homem, que desenvolveu uma agricultura avançada, que se baseia na simbiose mutualística com os fungos e surgiu há mais de 50 milhões de anos, ou seja, muito antes de o homem existir e se tornar agricultor. O fato de esses insetos cortarem folhas que servem de substrato para o cultivo do fungo do qual se alimentam as torna de grande importância econômica, sobretudo quando competem conosco. Dentro desse contexto, objetivou-se realizar um estudo sobre a microbiota associada ao jardim de fungos das formigas cortadeiras Atta sexdens, avaliando-se a possibilidade de controlá-los por meio da atividade antagonista de microrganismos endofíticos provenientes de plantas da Amazônia. Para viabilizar esses ensaios foram coletadas, em campo, treze colônias de formigas com aproximadamente cinco meses contendo todas as castas (rainha, soldados, machos e operárias) e encaminhado ao Laboratório de Microrganismos LABGEMMA da Universidade Federal do Amazonas UFAM. A partir desses formigueiros, os microrganismos associados foram isolados, cultivados, identificados (por métodos clássicos e moleculares), e preservados em meios e condições apropriadas. Os ensaios de antagonismo foram realizados pelo método de cultivos paralelos, in vitro , utilizando-se microrganismos endofíticos como agentes inibidores dos microrganismos associados aos formigueiros. Foram realizados ainda ensaios in vivo , utilizando-se formigueiros montados em laboratório, para avaliar o potencial dos endófitos no controle biológico dos formigueiros. Os principais microrganismos isolados e identificados como associados aos formigueiros foram: Leucoagaricus gongylophorus; Bionectria ochroleuca; Aspergillus flavus; Trichoderma longibrachiatum; Fusarium solani, leveduras e bactérias gram negativas e positivas. Os ensaios de antagonismo contra L. gongylophorus, T. longibrachiatum, A. flavus e contra uma das leveduras do formigueiro, foram promissores como métodos alternativos para o controle biológico dos formigueiros.

A cultura de cana-de-açúcar ocupa posição de destaque nos cenários nacional e internacional devido principalmente a produção de etanol como fonte de energia renovável e menos nociva ao ambiente. Entretanto um dos obstáculos à produtividade é a ocorrência de várias doenças dentre elas a escaldadura das folhas causada por Xanthomonas albilineans. Bactérias endofíticas e rizosféricas pertencentes ao gênero Burkholderia tem sido isoladas com alta frequência em diferentes culturas como, por exemplo, a cana-de-açúcar. Nas últimas décadas, estas bactérias têm recebido especial atenção devido ao seu potencial como promotoras de crescimento vegetal, como agentes de biorremediação, mas muito pouco é explorado quanto ao potencial biotecnológico dessas bactérias como agentes de biocontrole de doenças. Visto que essas bactérias vivem em um ambiente altamente competitivo e sujeito a flutuações ambientais, representam uma fonte altamente significativa de metabólitos secundários bioativos, como as bacteriocinas sintetizadas ribossomicamente e outros peptídeos não ribossomais. Portanto, os objetivos principais deste trabalho foram determinar a frequência de linhagens de Burkholderia spp. endofíticas e da rizosfera de cana-deaçúcar capazes de produzir bacteriocinas e outros metabólitos secundários e por meio de mutagênese aleatória por transposon, identificar genes associados a produção desses metabólitos. Os resultados de caracterização permitiram concluir que as bactérias endofíticas e rizosféricas pertencentes ao gênero Burkholderia avaliadas apresentaram grande potencial em produzir metabólitos com atividade antibacteriana in vitro; sendo capazes de controlar X. albilineans importante patógeno da cultura de cana-de-açúcar. Para uma das linhagens foi obtida uma biblioteca de mutantes, a qual foi parcialmente caracterizada quanto à alteração da atividade antibacteriana. Foram identificados doze mutantes que apresentaram perda da atividade antibacteriana. A análise das sequências flanqueadoras do transposon para os doze mutantes permitiu a identificação de genes associados a produção de bacteriocinas, a regulação da expressão gênica, a enzimas possivelmente associadas ao metabolismo secundário, ao metabolismo geral da célula e a proteínas hipotéticas. A identificação e clonagem de tais genes permitirão uma maior compreensão da produção desses compostos e futuras aplicações biotecnológicas. / The sugarcane crop has an important role in international and national scenery mainly because the ethanol production as a sustainable energy source and less harmful to the environment. However one of the obstacles to the productivity is the occurrence of several diseases among them leaf scald caused by Xanthomonas albilineans. Endophytic and rhizospheric bacteria that belong to the Burkholderia genus have been isolated in high frequency in different cultures, such as sugarcane. In the last decades, these bacteria have been receiving attention due their potential as plant growth promoters, bioremediation agents. However, the biotechnological potential of these bacteria as agents of diseases biocontrol is very poorly evaluated. Since these bacteria live in a highly competitive environment and subject to environmental fluctuations, they may represent a highly significant source of bioactive secondary metabolites, as ribosomal synthesized bacteriocins and other nonribosomal peptides. Therefore, the main aim of this work was to determine the frequency of bacteriocin and secondary metabolites production by endophytic and rhizospheric isolates of Burkholderia spp. from sugarcane. Also, the genes associated to synthesis of these metabolites were identified by random mutagenesis based on Tn5 transposon. The results showed that endophytic and rhizospheric Burkholderia spp. present in vitro potential to production of metabolites with antibacterial activity; being inhibited X. albilineans, an important pathogen of sugarcane crops. For one of the Burkholderia strain it was obtained a mutant library, which was partially characterized according to antibacterial activity. Twelve mutants that showed the loss of antibacterial activity were identified and further evaluated. Also, the analysis of the transposon flanking sequences for these mutants indicated that genes associated to the bacteriocin production, regulation of gene expression, enzymes possibly associated to the secondary metabolism, general metabolism of the cell and hypothetical proteins are related to loss of inhibition ability. The identification and cloning of such genes will allow a better understanding of the production of theses compounds and further biotechnological applications.

A cana-de-açúcar é uma das mais importantes culturas para o Brasil e vem recebendo significativa atenção devido à crescente substituição de combustíveis fósseis por fontes renováveis e menos poluentes de energia como o etanol. Consequentemente, os aspectos biotecnológicos oriundos da interação de bactérias e cana-de-açúcar devem ser mais bem avaliados, além disso, estudos de interação planta-microrganismo desenvolvidos em países tropicais são ainda incipientes. As bactérias interagindo com as plantas de interesse agronômico podem acarretar os mais diversos benefícios, com ênfase na promoção do crescimento vegetal e da fitossanidade. Dentre essas bactérias, diversas linhagens de Pantoea agglomerans têm sido isoladas intimamente associadas a várias espécies vegetais. As bactérias pertencentes ao gênero Pseudomonas também têm sido exploradas biotecnologicamente, pois produzem uma vasta gama de antimicrobianos que podem ser utilizados no controle de pragas e fitopatógenos. A partir desses fatos, uma linhagem de P. agglomerans, 33.1, previamente isolada endofiticamente de Eucalyptus grandis e promotora de crescimento dessa cultura, foi avaliada quanto aos aspectos biotecnológicos durante associação com cana-de-açúcar. A linhagem 33.1 foi capaz de promover o crescimento de cana-de-açúcar e também induziu a produção de proteínas de resistência pelas plantas inoculadas. Dentre os mecanismos avaliados na promoção de crescimento vegetal, a linhagem apresentou alta produção de fitormônio e fosfatases. Foi também confirmado que a interação planta-bactéria afetou o metabolismo da linhagem 33.1. Um plasmidio integrativo, pNKGFP, foi desenvolvido e inserido na linhagem 33.1. A linhagem bacteriana marcada foi monitorada durante interação com cana-de-açúcar. Por microscopia de fluorescência, re-isolamento e PCR quantitativo (qPCR) foi confirmada a capacidade de colonização cruzada de cana-deaçúcar pela linhagem 33.1:pNKGFP, abrindo assim precedentes para utilização dessa linhagem em outras culturas. Posteriormente, a linhagem 33.1 foi geneticamente modificada para produção da proteína Cry. Por meio de bioensaios em dieta artificial e colmos de cana-de-açucar foi provado o parcial controle de Diatraea saccharalis, uma importante praga de cana-de-açúcar, pela linhagem endofítica expressando heterologamente o gene cry1a7c. Vários antibióticos e sideróforos produzidos pela bactéria P. fluorescens, linhagem Pf-5, foram avaliados quanto ao controle de Fusarium spp., incluindo isolados de F. verticillioides causadores de Pokkah boeng em cana-deaçúcar. Por mutações sitio-dirigido em genes envolvidos na biossíntese de antimicrobianos foi provado que os compostos 2,4-diacetil-floroglucinol e rizoxina são os principais responsáveis no controle Fusarium spp. Por HPLC e RT-qPCR foi também provado que ácido fusárico afeta a produção de antibióticos pela Pf-5. / Sugarcane is one of the most important Brazilian crops. Its importance is increasing due to the gradual substitution of fossil fuel for renewable and cleaner energy sources, such as ethanol Consequently, the biotechnological aspects that mediate sugarcane-bacterium interactions must be evaluated; studies from tropical countries are incipiente Bacterium-plant interactions can often improve the growth and fitness of associated plants. One of these beneficial bacteria, Pantoea agglomerans, has been isolated from many vegetal species. The Pseudomonas genus also has a record of biotechnological exploration due to its wide range of antibiotic production. These compounds can be used on pest and plant-pathogen control. For these reasons, P. agglomerans, strain 33.1, previously isolated from Eucalyptus grandis and a known eucalyptus growth-promoter, was evaluated about regarding the biotechnological aspects of sugarcane-bacterial association. 33.1 strain was able to promote sugarcane growth and also to induce the production of resistance proteins for inoculated plants. The plant-hormone and phosphatase production by 33.1 were associated with sugarcane growth-promotion bacterial mechanisms. An integrative plasmid, pNKGFP, was constructed and used to transform 33.1. The marked strain was monitored during sugarcane association. The sugarcane cross-colonization by 33.1:pNKGFP was confirmed by fluorescence microscopy, re-isolation and quantitative PCR (qPCR), suggesting that 33.1 should be used in association with other crops. 33.1 was genetically modified to produce the Cry protein. The partial biocontrol of Diatraea saccharalis, the sugarcane borer, by the endophytic strain expressing heterologously the cry1a7c gene, was confirmed in bioassays using artificial diet and sugarcane stalks. Several antibiotics and siderophores produced by P. fluorescens Pf-5 were tested against Fusarium spp.; including isolates of F. verticillioides responsible for the sugarcane Pokkah boeng disease. By deriving site-directed mutants of Pf-5, with single and multiple mutations, in the bio-synthetic gene clusters of the antifungal compounds, it was proved that 2,4-diacetyl-phoroglucinol and rhizoxin are the major compounds responsible for the Fusarium spp. suppression. The fusaric acid effects on Pf-5 antibiotic production was proved by HPLC and RT-qPCR.

Muitos fatores, como variações sazonais, tipos de tecido vegetal, cultivares e espécies de hospedeiro, tipo de solo, interação com microrganismos benéficos ou patógenos entre outros, afetam a estrutura e a composição da comunidade bacteriana das plantas. A introdução de plantas geneticamente modificadas (PGM) foi somada ao conjunto desses fatores, podendo acarretar efeitos diretos e indiretos sobre a comunidade bacteriana. Cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância no Brasil; a área de cultivo está em expansão devido aos incentivos para a produção de álcool. Uma bactéria potencialmente importante para a cultura de cana-de-açúcar é a Methylobacterium, um importante endófito de diversas culturas de interesse econômico e que, em cana-de-açúcar, pode melhorar a germinação de sementes, promover um aumento do peso da planta e da área foliar, além do número de internódios. Dessa forma, o trabalho teve como objetivos: i) avaliar os efeitos da canade- açúcar transgênica resistente a insetos e a herbicida sobre a comunidade bacteriana associada; ii) avaliar se o suposto efeito causado pela cana-de-açúcar transgênica resistente a herbicida deriva diretamente do transgene ou dos tratos culturais diferenciados aos quais a planta transgênica é submetida; iii) avaliar a interação entre Methylobacterium spp. e cana-de-açúcar. Analisando a densidade bacteriana das plantas de cana-de-açúcar convencionais e transgênicas não foi possível constatar diferenças relacionadas à introdução dessas plantas. Analisando somente quanto ao manejo de ambos os experimentos, foi possível observar que diferenças em trato cultural ou manejo de plantas, decorrentes ou não da transgenia, podem influenciar a comunidade bacteriana. Por meio de ARDRA, foi possível observar distribuição diferenciada dos ribotipos com a introdução das PGMs. No experimento realizado somente com plantas transgênicas para resistência a Imazapyr, foi possível notar que, em 17 meses, a presença da planta transgênica e a aplicação do herbicida Imazapyr podem ter resultado na redução da densidade bacteriana associada à rizosfera de cana-de-açúcar. Por meio de DGGE, foi visto que o estado fisiológico da planta foi a maior fonte de variação. Novamente por meio de ARDRA, foram observados ribotipos cuja presença foi afetada pelo cultivo da planta transgênica. Esses ribotipos diferentemente distribuídos poderiam resultar em alterações na atividade bacteriana dessas plantas, uma vez que esses ribotipos podem representar grupos funcionais importantes. A colonização de Methylobacterium spp. em cana-de-açúcar foi analisada por meio de microscopia eletrônica de varredura, reisolamento e microscopia óptica de fluorescência. Foi visto que as linhagens utilizadas colonizam cana-de-açúcar, sendo que os pontos de maior colonização são os flanges cuticulares e as regiões pilosas da raiz. Outros estudos são necessários para o melhor aproveitamento dessa bactéria na cultura de cana-de-açúcar. / Many factors, such as seasonal variations, kinds of vegetal tissue, cultivares and host species, kind of soil, interaction with beneficial or pathogen microorganisms, among others, affect the structure and composition of plants bacterial community. The introduction of genetically modified plants (GMP) was added to the set of these factors, making it possible to cause direct and indirect effects on the bacterial community. Sugarcane is a very important crop in Brazil; the cultivation area is expanding due to incentives to alcohol production. A potentially important bacterium for sugar cane cultivation is the Methylobacterium, which is an important endophyte for several cultures of economic interest and which can improve seed germination in sugar cane, promote an increase of plant weight and foliar area, and also the internodes. Thus, the work had as objectives: i) to assess the effects of transgenic sugarcane resistant to insects and herbicide on the associated bacterial community; ii) to assess if the presumed effect caused by transgenic sugarcane resistant to herbicides derives directly from the transgene or differentiated cultural handlings to which the genetically modified plant is undertaken; iii) to assess the interaction between Methylobacterium ssp. and sugarcane. Analyzing the bacterial density of conventional and transgenic sugarcane plants it was not possible to see differences related to the introduction of these plants. Analyzing only in relation to the handling of both experiments, it was possible to see that differences in cultural wielding or handling of plants derived or not from transgenia can influence the bacterial community. By means of ARDRA, it was possible to see a differentiated distribution of ribotypes with the introduction of GMPs. In the experiment made only with transgenic plants for Imazapyr resistance, it was possible to see that in 17 months, the presence of the transgenic plant and the application of Imazapyr herbicide can bring result regarding the bacterial density reduction associated to sugarcane rizosphere. By means of DGGE, it was seen that the physiological status of the plant was the greatest variation source. Again, by means of ARDRA, ribotypes whose presence was affected by transgenic plant cultivation were observed. If distributed differently, these ribotypes can represent important functional groups. The Methylobacterium ssp. Colonization in sugarcane was analyzed and by means of scanning electronic microscopy, re-isolation, and fluorescence optical microscopy. It was observed that the utilized lineages colonize sugarcane being cuticle flange and perilous regions of root the highest colonization points. Other studies are needed to a better good use of this bacterium in sugarcane culture.

A diversidade da comunidade endofítica de fungos associada à cana-de-açúcar transgênica tolerante a imazapyr e suas linhas de cultivo não transgênicas foi avaliada por isolamento e ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis). Cultivares transgênicos e não-transgênicos, e seu manejo (aplicação do herbicida ou remoção manual de daninhas), foram considerados para verificar o possível efeito indireto da cana-deaçúcar geneticamente modificada (GM) sobre a comunidade de fungos endofíticos. O total de quatorze haplótipos de ARDRA foram observados na comunidade endofítica de cana-de-açúcar. O seqüenciamento da região ITS1-5.8S-ITS2 revelou uma comunidade rica representada por doze famílias diferentes do filo Ascomicota. Alguns dos isolados demonstraram alta similaridade com gêneros que ocorrem comumente como endófitos em plantas de clima tropical, como Cladosporium, Eppicoccum, Fusarium, Guignardia, Pestalotiopsis e Xylaria. A análise de variância molecular (AMOVA) indicou que as flutuações observadas na composição dos haplótipos estão relacionadas tanto ao cultivar transgênico quanto a aplicação do herbicida. Enquanto a aplicação do herbicida induziu mudanças rápidas e transientes na comunidade de fungos, as plantas transgênicas induziram mudanças mais lentas que foram mantidas ao longo do tempo. Uma abordagem independente de cultivo baseada em bibliotecas de 18S ambiental revelou a presença de clones com seqüências similares a gêneros das famílias Ustilaginaceae e Filobasidiaceae, e das ordens Sporidiobolales e Tremellales, todos do filo Basidiomicota. Os resultados aqui demonstrados representam o primeiro relato sobre a composição de fungos endofíticos associados a plantas de cana-de-açúcar e também representam um passo importante para o entendimento dos efeitos que plantas transgênicas e seu manejo podem induzir sobre a comunidade de fungos endofíticos. / The diversity of fungal endophytic community associated with transgenic imazapyr-tolerant sugarcane plants and its non-transgenic lines was evaluated by isolation and ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis). Transgenic and nontransgenic cultivars and their crop management (herbicide application or manual weed control) were considered in order to assess the possible non-target effects of genetically modified (GM) sugarcane on the fungal endophytic community. A total of fourteen ARDRA haplotypes were observed in the endophytic community of sugarcane. ITS1- 5.8S-ITS2 sequencing revealed a rich community represented by twelve different families from the Ascomycota phylum. Some of the isolates showed a high sequence similarity with genera that commonly occur as endophytes in plants from tropical climates, such as Cladosporium, Eppicoccum, Fusarium, Guignardia, Pestalotiopsis and Xylaria. Analysis of Molecular Variance (AMOVA) indicated that fluctuations observed in haplotypes composition were related to both transgenic cultivar and herbicide application. While herbicide applications induced quickly transient changes in the fungal community, transgenic plants induced slower changes that were maintained over time. A cultivation-independent approach based on libraries of environmental 18S revealed the presence of clones with high sequence similarity with genera from Ustilaginaceae and Filobasidiaceae families and Sporidiobolales and Tremellales orders, all from Basidiomycota phylum. The results demonstrated here represent the first draft on the composition of fungal endophytes associated with sugarcane plants and also represent an important step to understand the effects that transgenic plants and their crop management may induce on fungal endophytic community.

A diversidade da comunidade endofítica de fungos associada à cana-de-açúcar transgênica tolerante a imazapyr e suas linhas de cultivo não transgênicas foi avaliada por isolamento e ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis). Cultivares transgênicos e não-transgênicos, e seu manejo (aplicação do herbicida ou remoção manual de daninhas), foram considerados para verificar o possível efeito indireto da cana-deaçúcar geneticamente modificada (GM) sobre a comunidade de fungos endofíticos. O total de quatorze haplótipos de ARDRA foram observados na comunidade endofítica de cana-de-açúcar. O seqüenciamento da região ITS1-5.8S-ITS2 revelou uma comunidade rica representada por doze famílias diferentes do filo Ascomicota. Alguns dos isolados demonstraram alta similaridade com gêneros que ocorrem comumente como endófitos em plantas de clima tropical, como Cladosporium, Eppicoccum, Fusarium, Guignardia, Pestalotiopsis e Xylaria. A análise de variância molecular (AMOVA) indicou que as flutuações observadas na composição dos haplótipos estão relacionadas tanto ao cultivar transgênico quanto a aplicação do herbicida. Enquanto a aplicação do herbicida induziu mudanças rápidas e transientes na comunidade de fungos, as plantas transgênicas induziram mudanças mais lentas que foram mantidas ao longo do tempo. Uma abordagem independente de cultivo baseada em bibliotecas de 18S ambiental revelou a presença de clones com seqüências similares a gêneros das famílias Ustilaginaceae e Filobasidiaceae, e das ordens Sporidiobolales e Tremellales, todos do filo Basidiomicota. Os resultados aqui demonstrados representam o primeiro relato sobre a composição de fungos endofíticos associados a plantas de cana-de-açúcar e também representam um passo importante para o entendimento dos efeitos que plantas transgênicas e seu manejo podem induzir sobre a comunidade de fungos endofíticos. / The diversity of fungal endophytic community associated with transgenic imazapyr-tolerant sugarcane plants and its non-transgenic lines was evaluated by isolation and ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis). Transgenic and nontransgenic cultivars and their crop management (herbicide application or manual weed control) were considered in order to assess the possible non-target effects of genetically modified (GM) sugarcane on the fungal endophytic community. A total of fourteen ARDRA haplotypes were observed in the endophytic community of sugarcane. ITS1- 5.8S-ITS2 sequencing revealed a rich community represented by twelve different families from the Ascomycota phylum. Some of the isolates showed a high sequence similarity with genera that commonly occur as endophytes in plants from tropical climates, such as Cladosporium, Eppicoccum, Fusarium, Guignardia, Pestalotiopsis and Xylaria. Analysis of Molecular Variance (AMOVA) indicated that fluctuations observed in haplotypes composition were related to both transgenic cultivar and herbicide application. While herbicide applications induced quickly transient changes in the fungal community, transgenic plants induced slower changes that were maintained over time. A cultivation-independent approach based on libraries of environmental 18S revealed the presence of clones with high sequence similarity with genera from Ustilaginaceae and Filobasidiaceae families and Sporidiobolales and Tremellales orders, all from Basidiomycota phylum. The results demonstrated here represent the first draft on the composition of fungal endophytes associated with sugarcane plants and also represent an important step to understand the effects that transgenic plants and their crop management may induce on fungal endophytic community.

Os fungos endofíticos têm sido reconhecidos pela sua grande importância para as plantas hospedeiras, pois podem conferir proteção contra insetos herbívoros e patógenos, promover o crescimento vegetal, além de produzir metabólitos secundários com atividades biológicas diversas, entre outros. A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância social e econômica no Brasil, especialmente para o estado de São Paulo. Ultimamente esta cultura vem recebendo especial atenção devido ao crescente aumento da demanda de matéria prima, principalmente em função do acréscimo no consumo de etanol como biocombustível. Fungos do gênero Penicillium habitam os tecidos e a rizosfera de cana-de-açúcar, onde podem estabelecer associações mutualísticas com a planta e conferir diversos benefícios. Dentro deste contexto, estudos que avaliem a interação de Penicillium spp. com cana-de-açúcar são bastante promissores para geração de conhecimentos que auxiliem na otimização da agricultura. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivos a avaliação do potencial biotecnológico dos endofíticos de raiz e da rizosfera, do gênero Penicillium, pertencentes à comunidade fúngica de cana-de-açúcar, por meio de ensaios de antagonismo, produção de enzimas, solubilização de fosfato inorgânico e produção de ácido indol acético; assim como o estudo da interação de um isolado de P. pinophilum com cana-de-açúcar a partir do desenvolvimento de um sistema de transformação genética mediada pela bactéria Agrobacterium tumefaciens. Tanto a análise da atividade antimicrobiana como a produção de metabólitos apresentaram extensa variação fisiológica entre os isolados avaliados. Um isolado da espécie P. pinophilum (linhagem 44) foi escolhido para ser usado na transformação genética por mostrar-se superior estatisticamente em relação aos demais isolados nos ensaios anteriores. Para aumento da eficiência deste sistema de transformação foram avaliados diferentes parâmetros, dentre eles: tempo de co-cultivo (24 e 48 horas), concentração do indutor acetoseringona (200 M e 400 M) e tipos de membrana (papel filtro e náilon). O sistema de agrotransformação apresentou alta eficiência (482 transformantes por 107 conídios), gerando uma elevada quantidade de transformantes resistentes à higromicina B e expressando GFP. Dentre os parâmetros avaliados, a combinação que deu origem aos melhores resultados de transformação envolveu o co-cultivo por 48 horas sobre membrana de náilon, em meio de cultura contendo 200 M de acetoseringona. A interação fungo-planta foi avaliada a partir da inoculação de P. pinophilum linhagem selvagem e transformantes, em plântulas de cana-de-açúcar, seguida da análise por microscopia óptica de epifluorescência e reisolamento. Os resultados revelaram a natureza não patogênica desse fungo, uma vez que ele foi capaz de colonizar endofiticamente cana-de-açúcar e persistir nas raízes desta planta, sem levar ao desenvolvimento de qualquer sintoma de doença. Além disso, os ensaios de agrotransformação deram origem a uma biblioteca com mil e cem transformantes insercionais, o que constitui uma ferramenta importante para o estudo molecular do metabolismo secundário desse fungo endofítico e poderá contribuir para o entendimento da interação do complexo fungo-cana-de-açúcar, possibilitando no futuro a sua aplicação no melhoramento vegetal e exploração do seu potencial biotecnológico. / Endophytic fungi have been recognized for its great importance for the host plants, they may provide protection against herbivores and pathogens, promote plant growth, and produce secondary metabolites with biological activity, among other benefits. Sugarcane is a socially and economically important crop in Brazil, especially for the state of São Paulo. Lately, this culture has received special attention due to the growing demand for raw materials, mainly due to the increase in consumption of ethanol as a biofuel. Fungi Penicillium inhabit the tissues and rhizosphere of sugarcane, where they can establish mutualistic associations with the plant and provide several benefits. Within this context, studies evaluating the interaction of Penicillium spp. with sugar cane are very promising to generate knowledge in order to assist in the agriculture optimization. Thus, this study aimed to evaluate the biotechnological potential of endophytic Penicillium from root and rhizosphere, belonging to the fungal community of sugarcane, through tests of antagonism, enzyme production, solubilization of inorganic phosphate and indole acetic acid production, as well as studying the interaction of an isolate of P. pinophilum with sugarcane using the development of a system for genetic transformation mediated by Agrobacterium tumefaciens. Both the analysis of antimicrobial activity and the production of metabolites showed extensive physiological variation among isolates. An isolate of the species P. pinophilum (strain 44) was chosen to be used in genetic transformation for being statistically superior than the other strains in previous trials. Different parameters were evaluated to increase the efficiency of this transformation system, among them: co-culture time (24 and 48 hours), concentration of the inducer acetosyringone (200 µM and 400 µM) and types of membrane (filter paper and nylon). Agrotransformation system showed high efficiency, generating a high amount of hygromycin B resistant transformants that expressed GFP. Among the factors evaluated, the combination that showed the best results involved the transformation with a co-cultivation for 48 hours on a nylon membrane, in culture medium containing 200 µM of acetosyringone. The plant-fungus interaction was assessed from the inoculation of wild type and transformants P. pinophilum in seedlings of sugarcane followed by analysis by epifluorescence microscopy and reisolation. Results revealed the non-pathogenic nature of this fungus, since it was capable of endophytically colonize sugarcane and persisted in the roots of this plant, without developing any symptoms of illness. In addition, agrotransformation tests gave rise to a library with a thousand and one hundred insertional transformants, which is an important tool for molecular study of secondary metabolism of endophytic fungus, and may contribute to the comprehension of the complex interaction of fungus-sugarcane, allowing its future application in plant breeding and exploitation of their biotechnological potential.

Microrganismos endofíticos são aqueles, cultiváveis ou não, que habitam o interior da planta hospedeira sem causar danos aparentes, podendo ou não apresentar estruturas externas visíveis. Esta interação endófito-planta é intrínseca a determinadas espécies de plantas e/ou bactérias. Embora bactérias do gênero Curtobacterium sejam normalmente estudadas como fitopatógenas, este grupo vem sendo isolado como endófito de diferentes espécies vegetais, tais como citros, trevo, arroz, batata, milho, olmeiro, café e álamo. Tais bactérias vem sendo estudada no controle de doenças em pepino, batata e fumo, na promoção de crescimento, interagindo com bactérias promotoras de crescimento (PGPR) e fitopatógenas. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi estudar a variabilidade genética e fisiológica de Curtobacterium sp. isolados endofiticamente de citros, por meio das técnicas moleculares ARDRA, RAPD, AFLP e sequenciamento do gene 16S rRNA, além de características fisiológicas (coloração da colônia, fitopatogenicidade e perfil enzimático). Além dos isolados endofíticos de citros, foram utilizados isolados endofíticos e fitopatogênicos de diversas culturas proveniente de diferentes regiões do Brasil e outros países. Embora a coloração das colônias seja uma característica altamente variável, foi observada correlação, onde os isolados endofíticos de citros apresentaram coloração variando de alaranjado a róseo, enquanto os outros isolados analisados apresentaram coloração amarelada e creme. A análise por ARDRA possibilitou a formação de 4 ribotipos (A, B, C e D), sendo que todos os fitopatógenos foram agrupados no ribotipo D. As análises de variabilidade por meio do RAPD e AFLP permitiram a separação dos isolados bacterianos em 2 grupos principais, endófitos e fitopatógenos, além de mostrar grande variabilidade dentro do grupo de isolados endofíticos de citros. De acordo com os resultados do sequenciamento do gene 16S rRNA, os isolados endofíticos de citros foram agrupados separadamente das demais espécies analisadas. Os resultados do presente estudo demonstram que os isolados endofíticos de citros apresentam genótipo divergente, sugerindo que estes isolados possam pertencer a uma nova espécie ou subespécie de Curtobacterium. / The endophytic microorganisms are those, cultivated or not, that inhabit the interior of the plant host without causing apparent damages, presenting or not visible external structures. This interaction microorganisms-plant is specific to certain species of plants and/or bacteria. Although bacteria from genus Curtobacterium genus are normally studied as phytopathogens, this group has been isolated as endophytes from several plants, such as citrus, potato, rice, maize, coffee, elm trees, red clover and poplar. Also, this bacterium has been associated to disease biocontrol in tobacco, cucumber and potato; influencing host growth or interacting with plant growth-promoting rhizobacteria and other phytopathogenic bacteria. Therefore, the aim of this study was to evaluate the genetic and physiological variability of citrus endophytic strains of Curtobacterium by physiological traits (colony color, pathogenicity and enzymatic profile), as well as molecular techniques, such as ARDRA, RAPD, AFLP and 16S rRNA gene sequencing. In the present study endophytic and phytopathogenic strains from many different plants and regions around the world were used. Although the colony color is a high variable character, correlation was observed, since phytopathogenic strains presented yellow and ivory colors, while endophytes from citrus presented orange and pink colors. Four ARDRA profile (A, B, C, D) were observed in the evaluated population, being all phytopathogenic strains include in the ribotype D. The RAPD and AFLP analysis allocated the endophytes and phytopathogens in two different major groups, besides a high variability inside citrus endophytes cluster. According to 16S rRNA gene sequence analysis, citrus endophytic were clustered in a different group of others Curtobacterium strains. The results of the present study demonstrated that the citrus endophytic strains is a divergent genotype, suggesting that citrus endophytic strains could belong to a new Curtobacterium species or subspecies.

Os microrganismos endofíticos são aqueles, cultiváveis ou não, que habitam o interior da planta hospedeira sem causar danos aparentes ou estruturas externas visíveis. Essa interação microrganismos-planta é intrínseca a determinadas espécies de plantas e/ou bactérias. Nas últimas décadas os estudos de microrganismos endofíticos têm sido realizados em diversas plantas hospedeiras, sendo esses estudos direcionados principalmente para a diversidade e características benéficas induzidas, inclusive o controle biológico de doenças. A doença causada pelo fungo Ceratocystis fimbriata é considerada emergente no setor florestal. O Brasil está entre os maiores produtores mundiais de eucalipto e a expansão do setor juntamente com o cultivo clonal tem acarretado o aumento da incidência de patógenos. O surgimento de novas doenças exige estudos relacionados tanto a interação do agente patogênico com hospedeiro quanto de todos os componentes do patossistema. Neste contexto, os microrganismos endofíticos têm sido descritos como potenciais controladores biológicos de doenças. Dessa forma, o presente trabalho teve por objetivos avaliar a interação de C. fimbriata com a comunidade bacteriana associada à Eucalyptus sp. Adicionalmente, foi estudada a possível transferência desses endófitos via sementes e o padrão de colonização de Pantoea agglomerans em plântulas. Foi observado que plantas não infestadas por C. fimbriata apresentaram maior densidade bacteriana no rizoplano (20,66 x 104 UFC.cm2 -1 de raiz), enquanto que para a comunidade endofítica, a maior densidade foi observada em plantas infectadas pelo fungo (25,13 x 104 UFC.g-1 de raiz). As análises por ARDRA possibilitaram a obtenção de 8 e 13 ribotipos nas comunidades endofítica de raiz e do rizoplano, respectivamente. Os ribotipos mais freqüentes foram identificados como Bacillus cereus. As análises de diversidade por meio de DGGE das comunidades do rizoplano e endofítica de raiz mostraram que a infestação pelo fungo interfere na colonização de Eucalyptus. Foi observado também que bactérias endofíticas estão presentes no interior de sementes de Eucalyptus spp. em uma densidade de 0,33 a 1,83 X 102 UFC.g-1, para as espécies E. camandulensis e E. urophylla, respectivamente. A densidade bacteriana endofítica de plântulas obtidas de sementes desinfectadas superficialmente variaram entre 0,27 X 102 a 0,87 X 102 UFC.g-1, para E. citriodora e o híbrido E. robusta x E. grandis, respectivamente. Em algumas espécies de Eucalyptus não foram isoladas bactérias endofíticas das sementes e plântulas. Os resultados mostraram que algumas espécies de bactérias endofíticas podem ser transmitidas verticalmente por sementes. P. agglomerans inoculada nas sementes foi capaz de colonizar as plântulas após a germinação da semente, indicando que esta pode ser uma das formas utilizadas pelos microrganismos para colonizar e se estabelecer na planta hospedeira. Assim, os resultados obtidos neste trabalho mostram ainda que possa existir interação entre a presença de C. fimbriata e a comunidade bacteriana endofítica e do rizoplano de Eucalyptus. Foi possível observar também que estas bactérias endofíticas que são transmitidas por meio de sementes, permitindo que plântulas previamente inoculadas com bactérias benéficas possam ser produzidas antes de serem levadas a campo. / The endophytic microorganisms are those, cultivated or not, that inhabit the interior of the plant host without causing apparent damages or visible external structures. This interaction microorganisms-plant is specific to certain species of plants and/or bacteria. In the last few years studies of endophytic microorganisms have been carried out in several plant hosts, being these studies focused mainly to diversity and biotechnological potential, such as biological control of disease. The disease caused by the phytopathogenic fungi Ceratocystis fimbriata is considered emerging by the reforestation companies. Brazil is one of the largest world eucalyptus producers and the increasing of the eucalyptus production associated to clonal reproduction has allowed the increase in pathogen incidence. Studies that evaluate the interaction between pathogens and the microbial community associated to the host plant may allow understanding how disease symptoms come up. Endophytic microorganisms have been described as potential biological control of diseases and therefore, the aims of the present work were to i) study the interaction between C. fimbriata and the bacterial community associated to the Eucalyptus sp.; ii) evaluate the bacterial dissemination by seeds; iii) evaluate the colonization profile of Pantoea agglomerans in seedlings after seed inoculation. It was observed that the highest bacterial density on the rhizoplane (20.66 x 104 CFU.cm2 -1 of root) was observed in C. fimbriata uninfectedplants, while for endophytic community the highest density was observed in C. fimbriata infected plants (25.13 x 104 CFU.g-1 of root). The ARDRA analyses showed that the bacterial community of eucalyptus is composed by 8 and 13 ribotypes on rhizoplane and inside the roots (endophytic), respectively. The most frequent ribotypes were identified as Bacillus cereus. The DGGE analyses of diversity of endophytic and rhizoplane community showed that fungi infection shift the colonization of Eucalyptus associated bacteria. The bacterial community inside Eucalyptus spp. seeds ranged from 0.33 to 1.83 X 102 CFU.g-1, for E. camandulensis and E. urophylla, respectively. After seed germination the endophytic bacterial density in seedlings ranged from 0,27 X 102 to 0,87 X 102 CFU.g-1, for E. citriodora and the hybrid E. robusta x E. grandis, respectively. Although, endophytic bacteria have been isolated from seeds, for some plant species, bacteria were not isolated from seedlings. Also, some bacteria may be vertically transmitted from seed to seedlings, but some is specific for seeds. Seed inoculation of P. agglomerans resulted in seedlings colonized by these bacteria, suggesting that these bacteria could be seed transmitted. The results obtained in the present study show that the fungi C. fimbriata inside the Eucalyptus host can shift the endophytic and rhizoplane bacterial diversity. Also, these endophytic bacteria could be transmitted vertically by seeds, allowing that seeds previously inoculated with beneficial bacteria may result in protected plants before planting in the field.