As plantas quando colonizadas produzem diversas enzimas de defesa que podem impedir o estabelecimento de microrganismos. Esta condição adversa na planta hospedeira gera uma resposta do microrganismo, a qual está associada à síntese de proteínas e outras moléculas que atuam na sua interação com a planta e alteram a comunidade microbiana associada. Todos os organismos respondem a essa condição, estabelecendo biofilmes, ou sintetizando um grupo de moléculas e proteínas que os protegem de danos e facilita a recuperação. Estas são chamadas proteínas de choque térmico (HSPs), as quais não foram ainda estudadas na interação Methylobacterium - planta. As bactérias do gênero Methylobacterium são metilotróficas facultativas da classe Alfa-proteobactéria, encontradas em relações epifíticas e endofíticas com diferentes espécies vegetais. Assim, o presente trabalho teve como objetivos avaliar o efeito da deficiência da produção de biofilme e de Acil-Homoserina-Lactonas (AHLs), e do estresse térmico de M. extorquens na colonização da planta hospedeira (Saccharum sp.). Para isso, foram usadas linhagens defectivas para produção de biofilme e AHLs, juntamente com a linhagem selvagem submetida ou não ao estresse térmico. Os resultados obtidos mostram a complexidade dos mecanismos envolvidos na produção de biofilme e moléculas AHLs. O estresse térmico não afetou a colonização das raízes nem de colmos após 5 dias de inóculo, porém causou uma diminuição da colonizacão do colmo após 15 dias. A mutação para produção de AHL não causou nenhuma diferença significativa na colonização da planta hospedeira, no entanto o mutante para biofilme apresentou uma diminuição significativa da colonização tanto de raízes quanto de colmos, mostrando a grande importância da formação de biofilme na colonização da planta hospedeira. Entretanto, quando esta linhagem foi coinoculada com uma linhagem transformada (ARGFP) este resultado não foi observado. Os demais tratamentos após co-inoculação com a linhagem ARGFP apresentaram o mesmo padrão de colonização. O estudo proteômico de M. extorquens detectou um grande número de proteínas induzidas ou suprimidas nos tratamentos avaliados que podem estar associadas às alterações no padrão de interação desta bactéria com a planta hospedeira. A identificação dessas proteínas auxiliará a compreensão e o maior entendimento dos fatores envolvidos na interação bactéria-planta. / Plants produce a variety of defense enzymes when colonized that can impair the microorganisms\' establishment. This adverse condition in the host plant lead to a response from the microorganism, which is associated with the synthesis of a set of proteins and other molecules that affect the interaction with the host and shift the bacterial community associated. All organisms respond to this condition by establishing biofilms, or synthesizing a group of proteins and molecules that protect them from injuries and help them recover from damages. They are called heat shock proteins (HSPs), which is still not studied in Methylobacterium-plant interaction. The methylotrophic bacteria of the genus Methylobacterium are found in epiphytic and endophytic association with different plant species. So, in this present work the effect of a deficiency in biofilm and acyl-homoserine-lactones (AHLs) production and the effect of heat shock of M. extorquens on the host colonization (Saccharum sp.) was assessed. Defective strains for biofilm and AHLs production were used. Also the wild type AR 1.6/2 and this strain submitted to heat shock was evaluated. The results demonstrated that the mechanisms associated to biofilm and AHLs production are very complex. The heat stress has no effect on roots or stems colonization after 5 days of the inoculum, but was associated to reduction of bacterial density in stems after 15 days. The strain defective for AHL production showed similar colonization profile with wild type strain, while the biofilm mutant colonized the host plant in low density, suggesting the role of this process in plant colonization. Likewise, coinoculation of this strain with ARGFP target strain, which is AHL producer, the low density of this biofilm mutant was observed. The other treatments after coinoculation with ARGFP strain showed similar result when inoculated alone. A proteomic study of the strains showed that synthesis of many proteins were induced or suppressed in evaluated treatments, which proteins could be associated to shift in the bacteria-plant interaction. The identification of these proteins will contribute to a better understanding of the factors related to bacteria-plant interaction.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_Fernando_Furlan.pdf: 1612229 bytes, checksum: 5342ce4ea289e48d9a0692559c9fcb71 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The wheat crop and bacteria Azospirillum brasilense and Herbaspirillum seropedicae has been the subject of research. However, it requires more research involving wheat under the condition of association with these bacteria and conjugated to water deficit in relation to physiological parameters and productive. The objectives of this study was to evaluate the association of Herbaspirillum seropediceae SMR1 and Azospirillum brasilense Ab-V5, inoculated in two wheat cultivars (CD 120 and Frontana) and whether this association is effective to confer tolerance to Decit water. Eight conditions combining the inoculation (s) bacterium (s) and Hs Az with and without addition of nitrogen (N) have been proposed. The experimental design was a randomized block design in a factorial 2 x 8 x 3. The results were subjected to analysis of variance - ANOVA and means were compared by Tukey test at 5% probability GENES program. Deficits were applied at flowering and samples were collected at the beginning of the heading stage, growth stage Zadock 45. Samples were collected at 0 days, 8 days for severe deficit condition and 16 days for partial deficit. Were quantified using the Relative Water Content (TRA), Membrane Stability Index (AEI), total nitrogen (TN) in the leaves, root anatomy and productive parameters (fresh and dry biomass, tiller number, ear number / plant , grain yield / plant and weight of 1000 grains). The partial deficit condition was not perceived in different conditions of inoculation and / or fertilization applied, demonstrating that these cultivars are partially adapted to a water restriction progressive. Conditions containing bacteria (Hs) and (Az and Hs), (Az and N) had TRA similar to plants irrigated control, showing that managed to maintain cell turgor by presenting IEM high (90%). Molecular analysis could confirm the presence of bacteria in inoculated plants, but no differences were observed in root anatomy induced by the presence of bacteria. Plants of cv CD 120 generally showed higher levels of NT in the leaves when subjected to severe deficit and cv Frontana there was a decrease in these levels. In relation to production parameters, plants inoculated with 120 hp CD H. seropedicae showed 52% increase in their fresh biomass compared to the control irrigated, but in severe deficit this increase was 3%. The presence of A. brasilense promoted a 31% reduction in fresh weight compared to the control, but in severe deficit in an improvement of 11% in fresh weight. The association between H. seropedicae, A. brasilense and nitrogen provided a 2% increase in biomass (irrigated) and 101% severe deficit. For hp Frontana values were 0.6%, -12%, -21%, 28%, -18% and -8% in the same conditions. The same trends were observed for dry matter. Regarding NT contents of the leaves, it is noted that the CD 120 hp showed increased levels in the presence of a fluid restriction and cv Frontana, these values had decreased in all conditions. The variable number of tillers did not differ between conditions, cultivate or water condition applied. Plants inoculated with 120 hp CD H. seropedicae had 46% more spikes / plant compared to the control irrigated, and 40% in severe deficit. In cv Frontana no differences were observed. Comparing the data obtained for grain yield per plant between conditions applied (severe deficit irrigated x), the values were proportionally lower in deficit condition, due to less dry, but the plants were capable of maintaining mass values 1000 irrigated grain similar to control in both cultivars / A cultura do trigo e as bactérias Azospirillum brasilense e Herbaspirillum seropedicae tem sido alvo de pesquisas. No entanto, necessita-se de mais pesquisas envolvendo o trigo sob condição de associação com estas bactérias e conjugados ao déficit hídrico em relação aos parâmetros fisiológicos e produtivos. Os objetivos deste trabalho foi avaliar a associação de bactérias Herbaspirillum seropediceae SmR1 e Azospirillum brasilense Ab-V5, inoculadas em duas cultivares de trigo (CD 120 e Frontana) e se esta associação é eficiente para conferir tolerância ao décit hídrico. Oito condições combinando inoculação com a(s) bactéria(s) Hs e Az, com e sem adição de nitrogênio (N) foram propostos. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso em esquema fatorial 2 x 8 x 3. Os resultados foram submetidos a análise de variância ANOVA e as médias comparadas pelo teste de Tukey 5% de probabilidade pelo programa GENES. Os déficits foram aplicados no florescimento e as coletas foram realizadas no início do espigamento, estádio fenológico Zadock 45. As coletas foram realizadas aos 0 dias, 8 dias para a condição de déficit severo e 16 dias para déficit parcial. Foi quantificado o Teor Relativo de Água (TRA), Índice de Estabilidade de Membrana (IEM), teores de nitrogênio total (NT) nas folhas, anatomia radicular e parâmetros produtivos (biomassa fresca e seca, número de perfilhos, número de espiga/planta, massa de grãos /planta e massa de 1000 grãos). A condição de déficit parcial não foi percebida nas diferentes condições de inoculação e/ou fertilização aplicadas, demonstrando que estas cultivares são parcialmente adaptadas a uma restrição hídrica progressiva. As condições contendo bactérias (Hs) e (Az e Hs), (Az e N) apresentaram TRA similares às plantas do controle irrigado, mostrando que conseguiram manter o turgor celular por apresentarem IEM altos (90%). Análises moleculares puderam comprovar a presença das bactérias nas plantas inoculadas, mas, não foram observadas diferenças na anatomia radicular induzidas pela presença das bactérias. Plantas da cv CD 120 em geral apresentaram maiores teores de NT nas folhas quando submetidas ao déficit severo e na cv Frontana houve um decréscimo nestes teores. Em relação aos parâmetros produtivos, plantas da cv CD 120 inoculadas com H. seropedicae apresentaram 52% de aumento em sua biomassa fresca comparada ao controle irrigado, porém em déficit severo este incremento foi de 3%. A presença de A. brasilense promoveu uma redução de 31 % na biomassa fresca quando comparada ao controle, porém em déficit severo promoveu um acréscimo de 11% na massa fresca. A associação entre H. seropedicae, A. brasilense e nitrogênio proporcionou um acréscimo na biomassa 2% (irrigado) e 101% déficit severo. Para a cv Frontana os valores foram de 0,6%; -12%; -21%; 28%; -18% e -8% nas mesmas condições. As mesmas tendências foram observadas para massa seca. Em relação aos teores de NT das folhas, observa-se que a cv CD 120 demonstrou níveis aumentados em presença de uma restrição hídrica e a cv Frontana, apresentou a diminuição destes valores em todas as condições. A variável número de perfilhos não apresentou diferenças entre condições, cultivar ou condição hídrica aplicada. Plantas da cv CD 120 inoculadas com H. seropedicae apresentaram 46% mais espigas/planta comparada ao controle irrigado, e 40% no déficit severo. Na cv Frontana não foram observadas diferenças. Ao compararmos os dados obtidos para massa de grãos por plantas entre condições aplicadas (irrigada x déficit severo), os valores obtidos foram proporcionalmente menores na condição de déficit, em virtude da menor massa seca, mas as plantas foram capazes de manter os valores de massa de 1000 grãos similares ao controle irrigado em ambas as cultivares

As plantas quando colonizadas produzem diversas enzimas de defesa que podem impedir o estabelecimento de microrganismos. Esta condição adversa na planta hospedeira gera uma resposta do microrganismo, a qual está associada à síntese de proteínas e outras moléculas que atuam na sua interação com a planta e alteram a comunidade microbiana associada. Todos os organismos respondem a essa condição, estabelecendo biofilmes, ou sintetizando um grupo de moléculas e proteínas que os protegem de danos e facilita a recuperação. Estas são chamadas proteínas de choque térmico (HSPs), as quais não foram ainda estudadas na interação Methylobacterium - planta. As bactérias do gênero Methylobacterium são metilotróficas facultativas da classe Alfa-proteobactéria, encontradas em relações epifíticas e endofíticas com diferentes espécies vegetais. Assim, o presente trabalho teve como objetivos avaliar o efeito da deficiência da produção de biofilme e de Acil-Homoserina-Lactonas (AHLs), e do estresse térmico de M. extorquens na colonização da planta hospedeira (Saccharum sp.). Para isso, foram usadas linhagens defectivas para produção de biofilme e AHLs, juntamente com a linhagem selvagem submetida ou não ao estresse térmico. Os resultados obtidos mostram a complexidade dos mecanismos envolvidos na produção de biofilme e moléculas AHLs. O estresse térmico não afetou a colonização das raízes nem de colmos após 5 dias de inóculo, porém causou uma diminuição da colonizacão do colmo após 15 dias. A mutação para produção de AHL não causou nenhuma diferença significativa na colonização da planta hospedeira, no entanto o mutante para biofilme apresentou uma diminuição significativa da colonização tanto de raízes quanto de colmos, mostrando a grande importância da formação de biofilme na colonização da planta hospedeira. Entretanto, quando esta linhagem foi coinoculada com uma linhagem transformada (ARGFP) este resultado não foi observado. Os demais tratamentos após co-inoculação com a linhagem ARGFP apresentaram o mesmo padrão de colonização. O estudo proteômico de M. extorquens detectou um grande número de proteínas induzidas ou suprimidas nos tratamentos avaliados que podem estar associadas às alterações no padrão de interação desta bactéria com a planta hospedeira. A identificação dessas proteínas auxiliará a compreensão e o maior entendimento dos fatores envolvidos na interação bactéria-planta. / Plants produce a variety of defense enzymes when colonized that can impair the microorganisms\' establishment. This adverse condition in the host plant lead to a response from the microorganism, which is associated with the synthesis of a set of proteins and other molecules that affect the interaction with the host and shift the bacterial community associated. All organisms respond to this condition by establishing biofilms, or synthesizing a group of proteins and molecules that protect them from injuries and help them recover from damages. They are called heat shock proteins (HSPs), which is still not studied in Methylobacterium-plant interaction. The methylotrophic bacteria of the genus Methylobacterium are found in epiphytic and endophytic association with different plant species. So, in this present work the effect of a deficiency in biofilm and acyl-homoserine-lactones (AHLs) production and the effect of heat shock of M. extorquens on the host colonization (Saccharum sp.) was assessed. Defective strains for biofilm and AHLs production were used. Also the wild type AR 1.6/2 and this strain submitted to heat shock was evaluated. The results demonstrated that the mechanisms associated to biofilm and AHLs production are very complex. The heat stress has no effect on roots or stems colonization after 5 days of the inoculum, but was associated to reduction of bacterial density in stems after 15 days. The strain defective for AHL production showed similar colonization profile with wild type strain, while the biofilm mutant colonized the host plant in low density, suggesting the role of this process in plant colonization. Likewise, coinoculation of this strain with ARGFP target strain, which is AHL producer, the low density of this biofilm mutant was observed. The other treatments after coinoculation with ARGFP strain showed similar result when inoculated alone. A proteomic study of the strains showed that synthesis of many proteins were induced or suppressed in evaluated treatments, which proteins could be associated to shift in the bacteria-plant interaction. The identification of these proteins will contribute to a better understanding of the factors related to bacteria-plant interaction.

Forest biomes cover approximately 38 million km2 worldwide, from which one third represent tropical and subtropical forests. Among these biomes, the Amazon forest is one of the most important for its roles in global climate regulation and dueling high levels of plant, animal and microbial diversity. The Amazon forest represents 60% of Brazilian territory and has been constantly threatened by the expansion of agricultural and animal husbandry areas. The reduction of the biodiversity levels in the Amazon may result in unforeseen impacts on the stability of the biome. The role of the microorganisms in this process is unknown. In general, the knowledge about the microbial diversity and community structure in the Amazon forest, as well the drivers of these community are poorly understood. It has been observed in the Brazilian Atlantic forest that the bacterial communities associated to the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere of several tree species are unique and depend on the plant taxon. In order to unravel the drivers of the bacterial communities associated to plants of the Amazon forest in specific microenvironments, we evaluated the bacterial communities associated with the phyllosphere, litter and rhizospheric soil of nine tree species at three time points in a pristine Amazon forest in Brazil, using high-throughput sequencing of 16S rRNA genes. Our results showed that bacterial alpha diversity in the rhizosphere is higher than in the phyllosphere. However, the phyllosphere showed higher levels of heterogeneity (i.e. higher beta diversity). We also observed that an extreme drought during the ENSO 2015-2016 affected mainly the phyllosphere bacterial communities, inducing decreases in alpha diversity and increases in beta diversity. Our results also showed that plant species and plant functional traits are important drivers of the bacterial communities in the Amazon forest. In general, our data indicate that even though plant species is an important determinant of phyllosphere, litter and rhizospheric soil bacterial community structures, extreme climatic events (such as drought) may induce significant changes in bacterial diversity and community structure of the Amazon forest trees, with possible changes in functionality. / Biomas flroestais cobrem aproximadamente 38 milhões de km2 do globo terrestre, dos quais um terço é representado por florestas tropicais e subtropicais. Dentre esses biomas, a floresta Amazônica é uma das mais importantes, uma vez que possui papéis chave na regulação climética e na manutenção da diversidade vegetal, animal e microbiana. A floresta Amazônica representa 60 % do território brasileiro e tem sido constantemente ameaçada pela expanção da agricultura e pecuária. A redução dos níveis de biodiversidade na floresta Amazônica podem resultar em impactos graves e desconhecidos na estabilidade do bioma, uma vez que es papéis desempenhados por microganismos são desconhecidos. Em geral, a diversidade e estrutura da comunidade microbiana na floresta Amazônica, bem como os fatores que moldam essas comunidade são pouco estudados. Tem sido observado na Mata Atlântica que comunidades bacterianas associadas a filosfera, dermosfera e rizosfera de diversas espécies vegetais são únicas e dependentes da espécie vegetal. Com o intuito de revelar quais são os fatores moduladores das comunidades bacterianas associadas a espécies vegetais em micro-ambientes específicos da floresta Amazônica, nós avaliamos a comunidade bacteriana associada a filosfera, serapilheira e solo rizosférico de nove espécies vegetais em três épocas ao longo de um ano em uma parcela natural de floresta Amazônica no Brasil, utilizando plataforma de sequenciamento de alto rendimento do gene 16S rRNA. Nossos resultados destacam que alfa diversidade bateriana na rizosfera é maior que na filosfera. Contudo, a filosfera apresentou alto níveis de heterogeneidade, (altos valores de beta diversidade). Nós também observamos que a extreme seca ocasionada durante o evento climático ENSO 2015-2016 afetou principalmente as comunidade bacterianas na filosfera, induzindo a diminuição da alfa diversidade e o aumento da beta diversidade. Nossos resultados também mostraram que a espécie vegetal e parâmetros funcionais relaciados a espécie vegetal foram importantes moduladores das comunidades bacterianas na floresta Amazônica. Em geral, nossos dados indicam que a embora a espécie vegetal seja um importante determinante das comunidades bacterianas associadas a filosfera, serapilhiera e solo rizosférico, eventos climáticos extremos (tal como secas severas) podem induzir significantes mudanças na diversidade e estrutura das comunidades bacterianas das espécies vegetais da floresta Amazônica, com possíveis mudanças na funcionalidade.

O gênero Methylobacterium é composto por bactérias de coloração rósea, metilotróficas facultativas (PPFM - pink-pigmented facultative methylotrophic), que podem fixar nitrogênio, nodular a planta hospedeira, produzir o fitohormônio citocinina e as enzimas pectinase e celulase, podendo dessa forma promover o crescimento vegetal devido à disponibilidade de nitrogênio e à indução de resistência sistêmica. Methylobacterium spp. têm sido descritas como endófitos ou epífitas em diferentes plantas hospedeiras, onde a sua colonização e distribuição no hospedeiro podem ser influenciadas pelo genótipo da planta ou por interações com outros microrganismos associados ao hospedeiro. Neste contexto, poucos trabalhos têm sido desenvolvidos visando um melhor entendimento da interação Methylobacterium-planta e da diversidade deste gênero bacteriano que tem sido isolado de diferentes plantas hospedeiras, exercendo diferentes funções ainda pouco conhecidas. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar a diversidade genética de Methylobacterium spp., por meio do seqüenciamento parcial dos genes 16S rRNA e mxaF; analisar os genes de responsáveis pela interação da Methylobacterium com a planta hospedeira e analisar os genes envolvidos na interação Methylobacterium (endófito)- Xylella fastidiosa (patógeno). Os resultados mostraram que existe uma resposta adaptativa de Methylobacterium spp. específica para cada planta hospedeira. Da mesma forma, foi observado que esta adaptação específica da bactéria à planta, também pode levar à seleção de genótipos específicos para cada planta hospedeira, embora eventos aleatórios também possam ser responsáveis pela diversidade de Methylobacterium na planta hospedeira. Na análise de expressão gênica da interação Methylobacterium-planta, foi observado que o gene relacionado ao metabolismo do metanol (mxaF) não apresentou mudança no padrão de expressão. Genes relacionados a estresse crtI (estresse sentido pela bactéria) e acdS (estresse sentido pela planta), tiveram suas expressões reduzidas na presença da planta, mostrando que a presença de exsudados das plantas não representou um estresse ao desenvolvimento bacteriano. Os genes relacionados à patogenicidade patatin e phoU não foram alterados, confirmando que Methylobacterium é um endófito, e possuem expressão induzida de tais genes quando interagindo com a planta hospedeira. Os resultados permitem concluir que nas condições avaliadas os exsudados das plantas não causam estresse à bactéria (SR1.6/6). Por meio da análise de expressão gênica in vitro de X. fastidiosa em co-cultivo com M. mesophilicum, foi observado que este fitopatógeno vascular apresentou diminuição do crescimento e da formação de biofilme. Os resultados aqui apresentados mostram que a diversidade deste grupo de endófitos é parcialmente determinada pela planta hospedeira, onde tais bactérias interagem tanto com a planta como com outros grupos, como fitopatógenos presentes neste nicho. / The genus Methylobacterium, constituted by PPFMs - pink-pigmented facultative methylotrophic, are able to fix nitrogen, nodule the host plant, produce cytokines and enzymes involved in induction of systemic resistance such as pectinase and cellulase, inducing plant growth. Methylobacterium sp. has been described as endophyte or epiphyte in different host plants, where the colonization and distribution on the host can be influenced by plant genotype or by interaction with other microorganisms associated to the host. In this context, few studies aims the better understanding of the diversity of this genus in different host, the interaction Methylobacterium-plant, and the interaction Methylobacterium-other bacteria. Therefore, this study aims to study the genetic diversity of Methylobacterium spp., by sequencing the 16S rRNA and mxaF gene; to analyze the genes responsible for the Methylobacterium-plant host interaction and to analyze the genes involved in Methylobacterium (endophyte) - Xylella fastidiosa (pathogen) interaction. Results show differential adaptive responses of Methylobacterium spp. in distinct plant species. However, the clustering according to the host plant was observed for a subset of isolates, suggesting that this diversity could be driven by stochastic events, although plant genotype may contribute to this diversity. Analyzing the Methylobacterium-plant interaction gene expression it was observed that genes related to metabolism of methanol (mxaF) was not amended. The genes related to stress such as crtI (stress sensed by the bacteria) and acdS (stress sensed by the plant) had its expression reduced with the plant showing that the plant exudates did not represent a stress to the bacteria development. The genes related to pathogenicity like patatin and phoU were not amended, confirming that Methylobacterium is an endophyte that do not induce when the bacteria interacts with the plant host. Using a genetic expression analyses of X. fastidiosa in vitro in co-cultive with M. mesophilicum, it was seen that this phytopathogen presented the growth and biofilm formation reduction. These results show that the diversity of this endophyte group is partially determinate by the plant host, where this bacterium interacts with the plant and with other groups, such as phytopathogen present in this niche.

O gênero Methylobacterium é composto por bactérias de coloração rósea, metilotróficas e que podem colonizar endofiticamente a planta. Algumas espécies deste gênero são capazes de promover o crescimento vegetal e reduzir o ataque de fitopatógenos. A linhagem de M. mesophilicum SR1.6/6 foi isolada de ramos de citros e devido a sua interação com a planta hospedeira e com patógenos associados a planta, tem sido foco vários trabalhos. Os sistemas de secreção e as bombas de efluxo podem estar envolvidos na modulação das interações de bactérias endofíticas com seus ambientes. Assim, neste estudo foi analisada a composição dos exsudatos produzidos pelas plantas de milho e citros na interação com a SR1.6/6 por GC-MS, foi realizada a reanotação de genes relacionados ao sistema de secreção e bombas de efluxo e foi avaliada a expressão de alguns genes destes sistemas na interação com Zea mays e Citrus sinensis por qPCR. Foram encontrados sistemas de secreção tipo I, II e V, vias SEC e TAT e bombas de efluxo, principalmente super-expressos durante a interação com a planta hospedeira. / Methylobacterium genus is composed by pink-pigmented facultative methylotrophic bacteria. Some species of this genus are able to promote plant growth and reduce the incidence of pathogens. The SR1.6/6 strain of Methylobacterium mesophilicum is a bacterium isolated from citrus and due to its interaction with the plant has been the focus of several studies. Multidrug efflux pumps and secretion system can be involved modulating the interactions of bacteria with their environments. In this work was analised the root exsudates composition from two host plants citrus and corn interacting with SR1.6/6 by GC-MS technique, additionally was searched and reannotated genes related to secretion system and some multidrug efflux pumps and finally evaluated the gene expression of some of this genes during the interaction with Zea mays and Citrus sinensis by qPCR. Type I, II and V secretion system, SEC and TAT pathway and some multidrug efllux pumps were found in this strain according gene expression. This systems were up-regulated mainly during interaction with host plant.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline Kelly Pomini de Souza.pdf: 1804826 bytes, checksum: d87df5227a66ab496298a79ceeb8b614 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Produce wheat competitive and sustainable manner is one of the main challenges of agriculture, because the culture demands a high amount of nitrogen, this element with high cost of obtaining. The objective of this study was to evaluate the ability to promote growth of plant growth promoting bacteria (PGPB) previously isolated from forest areas with different types of soil inoculated by seeds, in wheat plants and the effect of the use of nitrogen fertilizers in the plant-bacteria association. The experiment was been conducted in a randomized block design in a factorial 3 x 7 with four replications. The first factor was composed of 3 doses of nitrogen fertilizer 0; 45 and 90 kg ha-1. The second factor was been formed by the absence of inoculation (control), and inoculation by seeds with the isolates: UFPRPALT2-24, Pseudomonas chlororaphis, UFPRPALM1-131, Ensifer adhaerens, Burkholderia ambifaria and standard strain AbV5 (Azospirillum brasilense), registered in the Ministry of Agriculture. During the experiment were measured the length of plants and chlorophyll content (SPAD). At the flowering stage were measured morphometric and physiological variables (gas exchange and SPAD), and in the end of the crop cycle the production components. Data were been subjected to analysis of variance and regression analysis used for the length of plants and the SPAD index. For the other variables, the averages were been compared by Tukey test at 5% probability of error. For the averages of morphometric analyzes performed at the stage of flowering and maturity was conducted Pearson's correlation and generated groupings of treatments by the methods of Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean (UPGMA) and Tocher. The morphometric analyzes in the flowering stage was a significant difference in length of plants and number of viable tillers, to the isolated factor. Given the interaction of the factors tested, the significant interaction was observed for: mass of dry matter leaves, mass of dry matter stem, mass of dry matter ears, mass of dry matter of roots and length of ears. In the analysis of gas exchange there was a significant difference for internal CO2 concentration (Ci). Components of production, there was a significant interaction for: ear length, root - aerial part relationship, harvest index, number of grains and grain yield. Pearson's correlation were found 45 correlations, highlighting the relationship of SPAD index, ear length and harvest index, because the chlorophyll content be related to photosynthesis. The groups was observed that the treatments with no inoculation by both UPGMA, and Tocher remained in the same group, separate from treatments that stood out. Given the results exposed, it can being concluded that the bacteria used showed satisfactory results in the development of the wheat crop in combination with nitrogen and compared to Azospirillum brasilense, similar or higher behavior was observed / Produzir trigo de forma competitiva e sustentável tornou-se um dos principais desafios da agricultura, visto que a cultura demanda grande quantidade de nitrogênio, elemento este com alto custo de obtenção. O objetivo do presente estudo foi avaliar a capacidade de bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCP) previamente isoladas de áreas de mata com diferentes tipos de solo, inoculadas via sementes, em plantas de trigo e o efeito do uso de fertilizantes nitrogenados na associação planta-bactéria. O experimento foi conduzido em delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 3 x 7 com quatro repetições. O primeiro fator foi composto por 3 doses de fertilizante nitrogenado 0; 45 e 90 kg ha-1. O segundo fator foi formado pela ausência de inoculação (controle), e inoculação via sementes com os isolados: UFPRPALT2-24, Pseudomonas chlororaphis, UFPRPALM1-131, Ensifer adhaerens, Burkholderia ambifaria e a estirpe padrão AbV5 (Azospirillum brasilense), registrada no Ministério da Agricultura. Durante o experimento foram mensurados o comprimento de plantas e teor de clorofila (índice SPAD). No estádio de florescimento foram mensuradas variáveis morfométricas e fisiológicas (trocas gasosas e SPAD), e ao final do ciclo da cultura os componentes da produção. Os dados foram submetidos a análise de variância, sendo utilizada análise de regressão para o comprimento de plantas e índice SPAD. Para as demais variáveis, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. Para as médias das análises morfométricas realizadas no estádio de florescimento e maturação foi realizada a correlação de Pearson e gerados agrupamentos dos tratamentos pelos métodos do Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean (UPGMA) e Tocher. Das análises morfométricas realizadas no estádio de florescimento foi verificada diferença significativa para comprimento de plantas e número de perfilhos viáveis, para o fator isolado. Diante da interação dos fatores testados, a interação significativa foi verificada para: massa de matéria seca de folhas, massa de matéria seca de colmo, massa de matéria seca de espigas, massa de matéria seca de raízes e comprimento de espigas. Nas análises de trocas gasosas verificou-se diferença significativa para concentração interna de CO2 (Ci). Dos componentes da produção, houve interação significativa para: comprimento de espigas, relação raiz-parte aérea, índice de colheita, número de grãos e massa de grãos. Da correlação de Pearson foram verificadas 45 correlações, destacando a relação do índice SPAD, comprimento de espigas e índice de colheita, devido o teor de clorofila estar relacionado com a fotossíntese. Dos agrupamentos foi verificado que os tratamentos com ausência de inoculação tanto pelo UPGMA, quanto por Tocher permaneceram em um mesmo grupo, separados dos tratamentos que se destacaram. Diante dos resultados expostos, pode-se concluir que as bactérias utilizadas apresentaram resultados satisfatórios no desenvolvimento da cultura do trigo em associação com o nitrogênio e em comparação ao Azospirillum brasilense, foi verificado comportamento similar ou superior

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adeline Neiverth.pdf: 1649092 bytes, checksum: d7d182e371115519785a39ebe6e95aee (MD5) Previous issue date: 2011-07-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Wheat is the most important staple food of the world. The increase in grains productivity and protein content is correlated to increase inorganic nitrogen absorption. Usually, urea is the most convenient source of N2, but, it causes the increase in crops costs beyond injuries to the environment. The BNF realized by diazotrophics bacteria is an alternative to supplement or replace the nitrogen fertilizers and promote plant growth. The objective of this study was to evaluate the performance of Brazilian wheat genotypes for PCV( plant promoter growth) and BNF by association between diazotrophic bacteria (H. seropedicae SmR1) and wheat cultivars under in vitro and greenhouse conditions. In in vitro experiment, eight wheat plantlets of 8 genotypes were tested in tubes with liquid culture medium and these were co-cultured for 7 days with 107 cells.mL-1. As control plantlets without inoculum under the same conditions were used. The experimental design was completely randomized in a 2 x 8 factorial with 3 repetitions. We analyzed the fresh mass of roots, fresh and dry weight of shoots, total nitrogen (TN) content of NH4 +, microbial counting (CFU), glutamine synthetase activity (GS), the morphology of the roots by microscopy and molecular analysis of epiphytic and endophytic bacteria recovered after co-cultivation. In the greenhouse, it was planted five wheat genotypes. The seeds were placed in pots with 4.5 kg of soil under four treatments: 1 - Control 2 - Addition of N as urea (142 kg ha-1 of N) 3 - Addition of inoculum containing H. seropedicae (106 cells.mL-1) (Hs) and 4 - Addition of inoculum containing urea + H. seropedicae (N + Hs). The experimental design was completely randomized in a factorial 5 x 4 with 5 repetitions. The fresh mass of roots, fresh and dry weight of shoots, NT, NH4 + content and GS activity were evaluated. As agronomic parameters were evaluated the whole plant mass at the end of the phenological cycle, yield per plant and weight of 100 seeds.As results in vitro, it was observed the presence of epiphytic bacteria on the roots of all genotypes and the presence of endophytic bacteria in genotypes CD 105, CD 108, CD 111, CD 117, CD 120. There was a sharp increase of root hairs in the genotypes CD 105, CD 117, CD 119 and CD120. The cultivars CD 105 and CD 120 by the presence of endophytic bacteria showed an increase of root hairs, probably it may be the most promising for a response of BNF. The levels of NH4 +, NT and GS in the roots were not decisive for in vitro plant growth promotion. The results obtained in the greenhouse showed significant interactions among parameters, although there were were not crucial for the definition of a specific genotype which answers to the interaction. However, there was a contribution to be further studied, where the CD 120 cultivar showed evidence of association with response to the bacterium and possible occurrence of the BNF. There was no negative effect of inoculation to plants. Additional studies are needed to get answers about the interactions of these genotypes with diazotrophic bacteria related to BNF and plant growth promotion / Os fertilizantes nitrogenados são fontes convenientes de nitrogênio para a cultura de trigo, porém geram altos custos e podem ser poluentes. A fixação biológica de nitrogênio (FBN) é uma fonte alternativa de nitrogênio por meio das bactérias diazotráficas. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de genótipos de trigo brasileiros para a FBN e promoção do crescimento vegetal (PCV) associados com a bactéria diazotrófica H. seropedicae SmR1, sob condições in vitro e em casa de vegetação. Nas condições in vitro, colocou-se plântulas de 8 genótipos de trigo em tubos de ensaio com meio de cultura líquido, co-cultivadas durante 7 dias com 107células de bactéria.mL-1. O mesmo número de plântulas foi mantido nas mesmas condições, porém sem inóculo. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, num esquema fatorial 8 x 2 com 3 repetições. Analisou-se a massa fresca de raízes, massa fresca e seca de parte aérea, o nitrogênio total (NT), conteúdo de amônio (NH4+), contagem microbiana (UFC), Glutamina sintetase (GS), a morfologia das raízes por microscopia e análise molecular das bactérias endofíticas e epifíticas recuperadas após co-cultivo. Em casa de vegetação, foram avaliados 5 genótipos de trigo, onde o delineamento experimental foi inteiramente casualizado num esquema fatorial 5 x 4 com 5 repetições, onde: 1 Testemunha; 2 Adição de N na forma de ureia, 142 kg ha-1 de N; 3 Adição de inóculo contendo H. seropedicae, 106 celulas por semente (Hs) e 4 Adição de ureia + inóculo (N+Hs). Avaliaram-se a massa fresca de raízes, massa fresca e seca de parte aérea, o NT, conteúdo de NH4+ e a atividade da GS. Como parâmetros agronômicos avaliaram-se a massa da planta inteira no final do ciclo fenológico, produção por planta e massa de 100 grãos. Como resultados, observou-se in vitro a presença de bactérias epifíticas nas raízes de todos os genótipos e presença de bactérias endofíticas não foi verificada nos genótipos CD 104, CD 119 e CD 150. Verificou-se um aumento acentuado de pêlos radiculares nos genótipos CD 105, CD 117, CD 119 e CD120. As cultivares CD 105 e CD 120 pela presença da bactéria endofiticamente associado com o aumento de pêlos radiculares, podem ser as mais promissoras para uma resposta da FBN. As plântulas inoculadas apresentaram senescência precoce. Os níveis de NH4+, GS e NT nas raízes não foram determinantes para a promoção do crescimento vegetal. Os resultados obtidos em casa de vegetação demonstram que, apesar de ter havido interações significativas, os parâmetros não foram determinantes para a definição de um genótipo que apresentasse uma resposta conclusiva a respeito da interação benéfica entre genótipo COODETEC e H. seropedicae. No entanto, observou-se uma contribuição a ser mais bem estudada, onde a cultivar CD 120 mostrou indícios de resposta à associação com a bactéria e possível ocorrência da FBN. Não foi observado nenhum efeito negativo da inoculação às plantas. Estudos complementares são necessários para obter respostas quanto às interações destes genótipos com estas bactérias diazotróficas, no processo de colonização, da FBN e da PCV

O gênero Methylobacterium é composto por bactérias de coloração rósea, metilotróficas e que podem colonizar endofiticamente a planta. Algumas espécies deste gênero são capazes de promover o crescimento vegetal e reduzir o ataque de fitopatógenos. A linhagem de M. mesophilicum SR1.6/6 foi isolada de ramos de citros e devido a sua interação com a planta hospedeira e com patógenos associados a planta, tem sido foco vários trabalhos. Os sistemas de secreção e as bombas de efluxo podem estar envolvidos na modulação das interações de bactérias endofíticas com seus ambientes. Assim, neste estudo foi analisada a composição dos exsudatos produzidos pelas plantas de milho e citros na interação com a SR1.6/6 por GC-MS, foi realizada a reanotação de genes relacionados ao sistema de secreção e bombas de efluxo e foi avaliada a expressão de alguns genes destes sistemas na interação com Zea mays e Citrus sinensis por qPCR. Foram encontrados sistemas de secreção tipo I, II e V, vias SEC e TAT e bombas de efluxo, principalmente super-expressos durante a interação com a planta hospedeira. / Methylobacterium genus is composed by pink-pigmented facultative methylotrophic bacteria. Some species of this genus are able to promote plant growth and reduce the incidence of pathogens. The SR1.6/6 strain of Methylobacterium mesophilicum is a bacterium isolated from citrus and due to its interaction with the plant has been the focus of several studies. Multidrug efflux pumps and secretion system can be involved modulating the interactions of bacteria with their environments. In this work was analised the root exsudates composition from two host plants citrus and corn interacting with SR1.6/6 by GC-MS technique, additionally was searched and reannotated genes related to secretion system and some multidrug efflux pumps and finally evaluated the gene expression of some of this genes during the interaction with Zea mays and Citrus sinensis by qPCR. Type I, II and V secretion system, SEC and TAT pathway and some multidrug efllux pumps were found in this strain according gene expression. This systems were up-regulated mainly during interaction with host plant.

O gênero Methylobacterium é composto por bactérias de coloração rósea, metilotróficas facultativas (PPFM - pink-pigmented facultative methylotrophic), que podem fixar nitrogênio, nodular a planta hospedeira, produzir o fitohormônio citocinina e as enzimas pectinase e celulase, podendo dessa forma promover o crescimento vegetal devido à disponibilidade de nitrogênio e à indução de resistência sistêmica. Methylobacterium spp. têm sido descritas como endófitos ou epífitas em diferentes plantas hospedeiras, onde a sua colonização e distribuição no hospedeiro podem ser influenciadas pelo genótipo da planta ou por interações com outros microrganismos associados ao hospedeiro. Neste contexto, poucos trabalhos têm sido desenvolvidos visando um melhor entendimento da interação Methylobacterium-planta e da diversidade deste gênero bacteriano que tem sido isolado de diferentes plantas hospedeiras, exercendo diferentes funções ainda pouco conhecidas. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar a diversidade genética de Methylobacterium spp., por meio do seqüenciamento parcial dos genes 16S rRNA e mxaF; analisar os genes de responsáveis pela interação da Methylobacterium com a planta hospedeira e analisar os genes envolvidos na interação Methylobacterium (endófito)- Xylella fastidiosa (patógeno). Os resultados mostraram que existe uma resposta adaptativa de Methylobacterium spp. específica para cada planta hospedeira. Da mesma forma, foi observado que esta adaptação específica da bactéria à planta, também pode levar à seleção de genótipos específicos para cada planta hospedeira, embora eventos aleatórios também possam ser responsáveis pela diversidade de Methylobacterium na planta hospedeira. Na análise de expressão gênica da interação Methylobacterium-planta, foi observado que o gene relacionado ao metabolismo do metanol (mxaF) não apresentou mudança no padrão de expressão. Genes relacionados a estresse crtI (estresse sentido pela bactéria) e acdS (estresse sentido pela planta), tiveram suas expressões reduzidas na presença da planta, mostrando que a presença de exsudados das plantas não representou um estresse ao desenvolvimento bacteriano. Os genes relacionados à patogenicidade patatin e phoU não foram alterados, confirmando que Methylobacterium é um endófito, e possuem expressão induzida de tais genes quando interagindo com a planta hospedeira. Os resultados permitem concluir que nas condições avaliadas os exsudados das plantas não causam estresse à bactéria (SR1.6/6). Por meio da análise de expressão gênica in vitro de X. fastidiosa em co-cultivo com M. mesophilicum, foi observado que este fitopatógeno vascular apresentou diminuição do crescimento e da formação de biofilme. Os resultados aqui apresentados mostram que a diversidade deste grupo de endófitos é parcialmente determinada pela planta hospedeira, onde tais bactérias interagem tanto com a planta como com outros grupos, como fitopatógenos presentes neste nicho. / The genus Methylobacterium, constituted by PPFMs - pink-pigmented facultative methylotrophic, are able to fix nitrogen, nodule the host plant, produce cytokines and enzymes involved in induction of systemic resistance such as pectinase and cellulase, inducing plant growth. Methylobacterium sp. has been described as endophyte or epiphyte in different host plants, where the colonization and distribution on the host can be influenced by plant genotype or by interaction with other microorganisms associated to the host. In this context, few studies aims the better understanding of the diversity of this genus in different host, the interaction Methylobacterium-plant, and the interaction Methylobacterium-other bacteria. Therefore, this study aims to study the genetic diversity of Methylobacterium spp., by sequencing the 16S rRNA and mxaF gene; to analyze the genes responsible for the Methylobacterium-plant host interaction and to analyze the genes involved in Methylobacterium (endophyte) - Xylella fastidiosa (pathogen) interaction. Results show differential adaptive responses of Methylobacterium spp. in distinct plant species. However, the clustering according to the host plant was observed for a subset of isolates, suggesting that this diversity could be driven by stochastic events, although plant genotype may contribute to this diversity. Analyzing the Methylobacterium-plant interaction gene expression it was observed that genes related to metabolism of methanol (mxaF) was not amended. The genes related to stress such as crtI (stress sensed by the bacteria) and acdS (stress sensed by the plant) had its expression reduced with the plant showing that the plant exudates did not represent a stress to the bacteria development. The genes related to pathogenicity like patatin and phoU were not amended, confirming that Methylobacterium is an endophyte that do not induce when the bacteria interacts with the plant host. Using a genetic expression analyses of X. fastidiosa in vitro in co-cultive with M. mesophilicum, it was seen that this phytopathogen presented the growth and biofilm formation reduction. These results show that the diversity of this endophyte group is partially determinate by the plant host, where this bacterium interacts with the plant and with other groups, such as phytopathogen present in this niche.