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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-10082010-150035 |
| Date | 27 July 2010 |
| Creators | Viviane Colombari Pedrazzini dos Santos |
| Contributors | Welington Luiz de Araujo, Fernando Dini Andreote, João Lucio de Azevedo, Gabriel Padilla Maldonado, Tsai Siu Mui |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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