O fósforo (P) é um macronutriente essencial para o bom crescimento e desenvolvimento de plantas. Devido as características dos solos brasileiros, a aplicação de altas doses de fertilizantes fosfatados não conseguem suprir a necessidade por este elemento durante o ciclo da planta. Visando maior produtividade e sustentabilidade, são necessárias estratégias alternativas para o uso e melhor aproveitamento do P presentes no solo. Para isto, o uso de rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (RPCP), principalmente as bactérias solubilizadores de P (BSP), são estratégias a serem implementadas a fim de diminuir o uso de fertilizantes tradicionais. Dentre estas bactérias, o gênero Bacillus tem se mostrado um bom promotor de crescimento de plantas comercialmente relevantes. O Bacillus thuringiensis (Bt) RZ2MS9 é uma rizobactéria previamente isolada da raiz do guaranazeiro capaz de promover o crescimento de milho, soja e tomate, mas até o momento não havia sido testada em cana-de-açúcar, uma cultura economicamente importante para o Brasil. O sequenciamento completo do genoma desta linhagem possibilitou a busca por genes de interesse agronômico. A partir disto, a linhagem Bt RZ2MS9 foi avaliada quanto a capacidade de promoção de crescimento em três variedades de cana-de-açúcar. A linhagem foi capaz de aumentar a taxa de brotamento, altura e peso seco de parte aérea e quantidade de clorofila A e B. No entanto, apesar da taxa de colonização das folhas serem estatisticamente iguais, a capacidade de promoção de crescimento a partir da inoculação foi diferente entre variedade de cana-de-açúcar. Posteriormente, a linhagem foi testada para promoção de crescimento e acúmulo de P em milho, cana-de-açúcar e soja inoculadas em solo rico em P e comparada ao produto comercial Biomaphos® e controle sem inoculante. Neste experimento, foi observado maior atividade fosfatásica nos solos inoculados com Bt RZ2MS9 e Biomaphos® independente da cultura avaliada. Não houve promoção de crescimento pelos parâmetros avaliados e o acúmulo de P foliar foi estatisticamente maior ao final do experimento do milho no tratamento controle. Paralelamente, foi observado via RT-qPCR uma modulação na expressão de genes relacionados ao sistema de dois componentes (SDC) PhoP/PhoR sob diferentes concentrações de P solúvel. Em meio com baixa concentração de P, o gene phoP foi negativamente regulado após seis horas de inoculação. Após 24 horas, genes relacionados a fosfatase alcalina e modificação da parede celular foram positivamente regulados. Em meio com alta concentração de P, o gene phoP foi negativamente regulado, e os genes pstS, tuaE e tuaG foi positivamente regulado. Por fim, foi iniciado um processo de nocaute via CRISPR-Cas9 dos genes phoP e phoR que codificam para as principais proteínas do SDC em estudo.

Phosphorus (P) is an essential macronutrient for good plant growth and development. Due to the characteristics of Brazilian soils, the application of high doses of phosphate fertilizers cannot meet the need for this element during the plant cycle. Aiming at greater productivity and sustainability, alternative strategies are needed for the use and better use of P present in the soil. For this, the use of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), mainly P solubilizing bacteria (PSB), are strategies to be implemented in order to reduce the use of traditional fertilizers. Among these bacteria, the genus Bacillus has been shown to be a good growth promoter for commercially relevant plants. Bacillus thuringiensis (Bt) RZ2MS9 is a rhizobacterium previously isolated from the guarana root capable of promoting the growth of corn, soybeans and tomatoes, but until now it had not been tested on sugarcane, an economically important crop for Brazil. The complete genome sequencing of this lineage allowed the search for genes of agronomic interest. Based on this, the Bt RZ2MS9 strain was evaluated for its ability to promote growth in three sugarcane varieties. The strain was able to increase the sprouting rate, height and dry weight of shoots and amount of chlorophyll A and B. However, although the colonization rate of the leaves were statistically equal, the ability to promote growth from inoculation was different among sugarcane varieties. Subsequently, the strain was tested for growth promotion and P accumulation in corn, sugarcane and soybean inoculated in P-rich soil and compared to the commercial product Biomaphos® and control without inoculant. In this experiment, greater phosphatase activity was observed in soils inoculated with Bt RZ2MS9 and Biomaphos® regardless of the evaluated crop. There was no growth promotion by the evaluated parameters and the accumulation of leaf P was statistically higher at the end of the experiment with corn in the control treatment. In parallel, a modulation in the expression of genes related to the PhoP/PhoR two-component system (TCS) was observed via RT-qPCR under different concentrations of soluble P. In medium with low P concentration, the phoP gene was downregulated after six hours of inoculation. After 24 hours, genes related to alkaline phosphatase and cell wall modification were upregulated. In medium with high P concentration, the phoP gene was downregulated, and the pstS, tuaE and tuaG genes were upregulated. Finally, a knockout process via CRISPR-Cas9 of the phoP and phoR genes that code for the main proteins of the TCS under study was started.