A Terra Preta Antropogênica (TPA) é considerada um dos solos mais férteis do mundo e recebe essa denominação por ser originada da ação antrópica, provavelmente de populações pré-colombianas que viveram nestes sítios arqueológicos. O crescente aumento por agricultura sustentável torna a utilização de bactérias produtoras de antibióticos uma alternativa de controle para doenças de plantas. Pirrolnitrina (PRN) é um antibiótico que tem ampla atividade antimicrobiana produzida por várias estirpes de Burkholderia e Pseudomonas que foram isoladas de diferentes solos. Entretanto, não se tem conhecimento de isolados bacterianos de TPA que produzem PRN, assim com, sobre a ecologia e freqüência do gene para este antibiótico. A PRN é codificada por um operon composto por 4 genes sendo o gene prnD responsável por catalisar a oxidação que forma a pirrolnitrina. Neste trabalho, foi estudado o gene prnD através de métodos dependente e independente de cultivo. Foram utilizados isolados bacterianos para detectar o gene prnD através de PCR convencional e a identificação feita pelo seqüenciamento. As bactérias com amplificação positiva tiveram suas sequências do gene analisadas no programa MOTHUR o qual reuniu as em 10 grupos. Um representante de cada grupo foi empregado no teste de antagonismo contra o fitopatógeno Fusarium oxysporum. Amostras de solo de TPA e seus solos adjacentes foram coletados de dois sítios: Caldeirão Capoeira (floresta secundária por mais de 20 anos) e Cultivado (cultivado com mandioca por pelo menos 30 anos). Os DNAs totais das amostras de solo extraído foram usados como molde nas reações de PCR quantitativo em tempo real para verificar a abundância do gene prnD nas amostras de solo. Em amostras de solo também foi quantificado o gene 16S rRNA. No estudo dependente de cultivo, do total de 219 isolados (175 Burkholderia e 44 Pseudomonas), 60 isolados do gênero Burkholderia e 3 de Pseudomonas exibiram amplificação positiva. A análise filogenética do gene prnD mostrou que a maioria das seqüências obtidas deste estudo não agruparam com as seqüências do banco de dados do GenBank indicando que há diversidade do gene prnD nos isolados de solos amazônicos e que podem ser distintos dos descritos anteriormente. O teste de antagonismo demonstrou que isolados com potencial genético para produção de pirrolnitrina também são bioativos contra Fusarium oxysporum, apresentando forte atividade antimicrobiana. No estudo independente de cultivo, no sítio Caldeirão Cultivado, solo de TPA apresentou maior número de cópias do gene prnD e do gene 16S rRNA em relação ao solo ADJ. No sítio Caldeirão Capoeira, o solo adjacente apresentou maior quantidade do gene prnD (1,74x105 cópias/g solo) que o solo de TPA (2,48x104 cópias/ g de solo), no entanto, na TPA as bactérias totais foram mais abundante. Estes resultados evidenciam que a metodologia de PCR quantitativo em tempo real desenvolvida foi altamente sensível e específica permitindo a detecção de diferenças sensíveis e significativas entre os solos na quantificação do gene prnD. A abundância do gene prnD correlacionou significativamente com parâmetros químicos do solo tais como pH, fósforo, cálcio, magnésio e micronutrientes / Anthropogenic Dark Earth (ADE) is considered one of the world\'s most fertile soils and receives this name because it originated from human action, probably by pre-Columbian populations who lived in these archaeological sites. Because of the common trend in agriculture towards sustainability antibiotic-producing bacteria is an alternative for biocontrol to plant diseases. Pyrrolnitrin (PRN) is a broad-spectrum antibiotic produced by various strains of Burkholderia and Pseudomonas that have been isolated from different soils. However, little is known about PRN-producing bacteria screened from ADE, even as the ecology and frequency of pyrrolnitrin gene. PNR is encoded by an operon comprised by four genes and prnD gene is responsible for catalyze the oxidation to form pyrrolnitrin. In this work, we studied the gene prnD through culture dependent and independent methods. Conventional PCR were established to detect prnD gene in bacterial isolates screened in ADE and their adjacent soils (ADJ) and identification were done by sequencing. Based on the results generated by MOTHUR prnD sequences from isolates were grouped into 10 groups. A representative of each group was used in the test of antagonism against the plant pathogen Fusarium oxysporum. Soil samples of ADE and its adjacent soils were collected from two sites: Caldeirão Capoeira (secondary forest for over 20 years) and Caldeirão Cultivado (cultivated with cassava for at least 30 years). The total DNA extracted from soil samples was used as template in quantitative PCR reactions to determine the abundance of prnD gene. In soil samples was also quantified the 16S rRNA. In the study culture-dependent, in a total of 219 isolates (175 Burkholderia and 44 Pseudomonas), 60 isolates of Burkholderia and 3 Pseudomonas exhibited positive amplification for prnD gene. Phylogenetic analysis of prnD gene showed that most of the sequences obtained in this study grouped distinctly from sequences of the GenBank database. It indicates that there is diversity in prnD gene of isolates from amazonian soils and they may differ from those previous described. The antagonism test showed that isolates with genetic potential for production of pyrrolnitrin are also bioactive against Fusarium oxysporum, exhibiting strong antimicrobial activity. In culture-independent study, the site Caldeirão Cultivado, ADE soil showed higher copies number of prnD gene and 16S rRNA gene than in ADJ soil. At the site Caldeirão Capoeira, surrounding soil had a higher amount of prnD gene (1.74 x105 copies / g soil) than ADE soil (2.48 x104 copies / g soil), however, in ADE total bacteria was more abundant. These results show that the real-time PCR assay developed in this study was highly sensitive and specific enabling the detection of sensitive and significant differences between soils in the quantification of prnD gene. Soil variables such as pH, phosphorus, calcium, magnesium and micronutrients significantly correlated with abundance of prnD gene
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-08022012-092220 |
| Date | 30 August 2011 |
| Creators | Lina Chuan Wong |
| Contributors | Regina Teresa Rosim Monteiro, Rodrigo Mendes, Tiago Domingues Zucchi |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências (Energia Nuclear na Agricultura), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| 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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