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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2024.tde-10052024-155752
Documento
Autor
Nome completo
Mauricio Santos Rosa
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2024
Orientador
Banca examinadora
Verdi, Maria Carolina Quecine (Presidente)
D'Alessandro, Celeste Paola
Pedrolli, Daniele Biscaro
Título em português
Esporulação da rizobactéria promotora de crescimento vegetal Bacillus thuringiensis RZ2MS9: aspectos biológicos, bases moleculares e o seu papel na interação com o milho
Palavras-chave em português
CRISPR-Cas9
Esporulação
Inoculantes
Interação bactéria-planta
Resumo em português
Bacillus são um dos grupos de bactérias capazes de formar endósporos em resposta a condições ambientais adversas, garantindo a sobrevivência da bactéria a essas condições. Tal característica é bastante desejada para a formulação de bioprodutos para uso agrícola por reduzirem a infraestrutura necessária para armazenamento das bactérias. Ao mesmo tempo a esporulação cessa a atividade metabólica da bactéria, e por consequência seus efeitos de interesse. Nessa perspectiva o presente trabalho se concentrou em avaliar como a esporulação pode alterar a ação do Bacillus thuringiensis RZ2MS9 como promotor de crescimento de plantas. Sendo esta uma linhagem já bastante estudada em relação as suas capacidades como promotora de crescimento. Nesse aspecto o Capítulo 1 forneceu informações importantes a respeito dos melhores modos de aplicação da bactéria e confirmou novamente o efeito predominante desta sobre o sistema radicular das plantas, como já observado em estudos anteriores. Já o Capítulo 2 demonstrou que a aplicação da linhagem RZ2MS9 na forma de endósporos reduz drasticamente seu efeito sobre as plantas de milho, bem como que os exsudatos radiculares do milho podem atrapalhar a germinação dos endósporos de Bacillus spp. Sendo essa inibição de germinação também observada na linhagem Bacillus subtilis 168, utilizada como controle. Esses resultados vão de encontro ao geralmente alegado pela literatura a respeito da conveniência da aplicação de endósporos de Bacillus em culturas agrícolas. Ao mesmo tempo também foi observado que a inoculação da linhagem RZ2MS9 no estado vegetativo pode alterar a composição dos exsudatos radiculares do milho permitindo a germinação de alguns dos endósporos. Já as análises in sílico comparando os genes relacionados a esporulação presentes em diferentes genomas de Bacillus revelaram uma grande variação na ocorrência e na identidade dos genes encontrados, muito em função de uma grande concentração de dados ao redor da espécie B. subtilis.. Por fim no Capítulo 3 foi realizado a tentativa de nocaute dos genes kinAe sigF, essênciais para a esporulação, a fim de se obter linhagens do RZ2MS9 não esporulantes. As tentativas de nocaute não foram bem sucedidas sendo discutido as possíveis causas da baixa eficiência de nocaute encontrada.
Título em inglês
Sporulation of the plant growth-promoting rhizobacteria Bacillus thuringiensis RZ2MS9: biological aspects, molecular bases and its role in the interaction with maize
Palavras-chave em inglês
Bacteria-plant interaction
CRISPR-Cas9
Inoculants
Sporulation
Resumo em inglês
Bacillus are one of the groups of bacteria capable of forming endospores in response to adverse environmental conditions, ensuring the bacteria's survival in these conditions. This characteristic is highly desired for the formulation of bioproducts for agricultural use as it reduces the infrastructure necessary for storing bacteria. At the same time, sporulation ceases the metabolic activity of the bacteria, and consequently its effects of interest. From this perspective, the present work focused on evaluating how sporulation can alter the action of Bacillus thuringiensis RZ2MS9 as a plant growth promoter. This is a strain that has already been extensively studied in relation to its capabilities as a growth promoter. In this aspect, Chapter 1 provide important information regarding the best ways to apply the bacteria and confirmed once again its predominant effect on the root system of plants, as already observed in previous studies. Chapter 2 demonstrate that the application of the RZ2MS9 strain in the form of endospores drastically reduces its effect on corn plants, as well as that corn root exudates can disturb the germination of Bacillus spp. endospores. This inhibition of germination was also observed in the Bacillus subtilis 168 strain, used as a control. These results are in line with what is generally claimed in the literature regarding the convenience of applying Bacillus endospores to agricultural crops. At the same time, it was also observed that inoculation of the RZ2MS9 strain in the vegetative state can change the composition of corn root exudates, allowing the germination of some of the endospores. In silico analyzes comparing genes related to sporulation present in different Bacillus genomes revealed a large variation in the occurrence and identity of the genes found, largely due to a large concentration of data surrounding the B. subtilis species. Finally, in Chapter 3, an attempt was made to knock out the kinA and sigF genes, essential for sporulation, in order to obtain non-sporulating RZ2MS9 strains. The knockout attempts were not successful and the possible causes of the low knockout efficiency found were discussed.
 
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Data de Publicação
2024-05-14
 
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