O conhecimento da dinâmica das interações que ocorrem no microbioma da rizosfera ainda é limitado. O microbioma da rizosfera fornece serviços ecológicos à planta hospedeira, incluindo nutrição e proteção contra doenças. Esses serviços podem ser regulados por sinais químicos enviados pelas raízes, podendo selecionar e moldar a comunidade microbiana na rizosfera. Considerando que diante da infecção por um patógeno de origem do solo, a planta altera o padrão de exsudação radicular para acessar os recursos fornecidos por esses microrganismos antagônicos ao fitopatógeno, neste trabalho buscamos identificar membros e funções do microbioma da rizosfera que contribuem para a defesa da planta. Além disso, testamos o impacto de inoculantes benéficos no início da doença para entender como a planta hospedeira e os microrganismos benéficos se comunicam para afastar o patógeno Bipolaris sorokiniana da rizosfera. Usando isolamento bacteriano da rizosfera, seguido de triagem in vitro, selecionamos três linhagens bacterianas, Streptomyces sp. CMAA 1738, Paenibacillus sp. CMAA 1739 e Pseudomonas sp. CMAA 1741, antagônicas ao patógeno, capazes de solubilizar fósforo, fixar nitrogênio atmosférico e produzir ácido indol acético. Em um bioensaio, testamos a inoculação independente dos três isolados bacterianos em plântulas de trigo inoculadas ou não com o fungo patogênico. O índice de severidade da doença (ISD) foi maior (ISD=93%) nas plantas inoculadas exclusivamente com o patógeno (controle negativo). Nas plantas inoculadas com a bactéria antagonista e com o patógeno o ISD variou de 50 a 62%, mostrando uma diminuição significativa na incidência da doença em relação ao controle negativo. Nos tratamentos sem o patógeno, mas inoculados com cada bactéria benéfica, o ISD ficou entre 7 e 10%. Como também observamos um certo nível de doença (ISD=40%) em um tratamento sem inoculação de patógeno ou bacteriano (controle positivo), monitoramos a ocorrência do patógeno no solo usando qPCR visando o gene CosA. O genoma completo das três linhagens bacterianas selecionadas foram sequenciados, as quais também foram utilizadas em um bioensaio com mudas de trigo inoculadas com o fungo patogênico. Os genomas foram analisados e os clusters de genes de metabólitos secundários putativos foram identificados usando antiSMASH. Para analisar os compostos dos exsudatos bacterianos, as bacterias foram cultivadas em meio de cultura na presença ou ausência do patógeno e analisadas em UPLC- MS (Micromass, Waters^TM). Os compostos voláteis também foram analisados com GC-MS (Agilent Technologies) durante o efeito de antibiose in vitro usando seringa SPME e fibra DVB/CAR/PDMS.UPLC. Utilizando a análise UPLC-MS foi possível localizar a massa exata da maioria dos compostos preditos no genoma relacionados à bioatividade, na cepa CMAA 1738 identificamos o espectro de massa direcionada aos sideróforos coelichelin e desferrioxiamin_B, aos antifúngicos alkylresorcinol e JBIR-126 e ao antibiótico streptotricin enquanto na cepa CMAA 1739 identificamos o antifúngico fusaricidin_B. Com os dados obtidos pelo GC-MS sob modelagem PLS-DA identificamos os compostos produzidos durante a antibiose, sendo os mais significativos para cepa CMAA 1738 o monoterpeno 2- Metilisoborneol (95,4% - NIST), a cepa CMAA 1739 foi fortemente relacionado com a produção de grupos alcoólicos. Apesar da cepa CMAA 1741 precisar de mais investigação, concluímos que todas as cepas foram eficazes no controle da infecção fúngica quando inoculado em trigo. Com base na mineração do genoma, fomos capazes de prever e detectar vários compostos bioativos possivelmente envolvidos na inibição de patógenos, incluindo exsudatos bacterianos e voláteis.

Knowledge of the dynamics of interactions that occur in the rhizosphere microbiome is still limited. The rhizosphere microbiome provides ecological services to the host plant, including nutrition and protection against disease. These services can be regulated by chemical signals sent by the roots, which can select and shape the microbial community in the rhizosphere. Considering that in the face of infection by a pathogen of soil origin, the plant changes the pattern of root exudation to access the resources provided by these microorganisms antagonistic to the phytopathogen, in this work we seek to identify members and functions of the rhizosphere microbiome that contribute to the defense of the plant. In addition, we tested the impact of beneficial inoculants on disease onset to understand how the host plant and beneficial microbes communicate to ward off the pathogen Bipolaris sorokiniana from the rhizosphere. Using rhizosphere bacterial isolation, followed by in vitro screening, we selected three bacterial strains, Streptomyces sp. CMAA 1738, Paenibacillus sp. CMAA 1739 and Pseudomonas sp. CMAA 1741, antagonistic to the pathogen, able to solubilize phosphorus, fix atmospheric nitrogen and produce indole acetic acid. In a bioassay, we tested the independent inoculation of the three bacterial isolates in wheat seedlings inoculated or not with the fungal pathogen. The disease severity index (DSI) was higher (DSI=93%) in plants inoculated exclusively with the pathogen (negative control). In plants inoculated with the antagonist bacteria and the pathogen, the DSI ranged from 50 to 62%, showing a significant decrease in the incidence of the disease in relation to the negative control. In treatments without the pathogen, but inoculated with each beneficial bacteria, the DSI was between 7 and 10%. As we also observed a certain level of disease (DSI=40%) in a treatment without pathogen or bacterial inoculation (positive control), we monitored the occurrence of the pathogen in the soil using qPCR targeting the CosA gene. The complete genome of the three selected bacterial strains were sequenced, which were also used in a bioassay with wheat seedlings inoculated with the pathogenic fungus. The genome was analyzed and putative secondary metabolite gene clusters were identified using antiSMASH. To analyze the exudate compounds, the bacterial strain was grown in culture medium in the presence or absence of the pathogen and analyzed in UPLC-MS (Micromass, Waters^TM). Volatile compounds were also analyzed with GC-MS (Agilent Technologies) under antibiosis using SPME syringe and DVB/CAR/PDMS fiber. Using the UPLC-MS analysis it was possible to locate the exact mass of most compounds predicted in the genome related to bioactivity, in the CMAA 1738 strain we identified the mass spectrum directed to the siderophores coelichelin and desferrioxiamine_B, to the antifungals alkylresorcinol and JBIR-126 and to the antibiotic streptotricin while in the CMAA 1739 strain we identified the antifungal fusaricidin B. With data obtained by GC-MS under PLS-DA modeling, we identified the compounds produced during antibiosis, the most significant for strain CMAA 1738 being the monoterpene 2-Methylisoborneol (95.4% - NIST), for strain CMAA 1739 strongly related with alcoholic groups. Although the CMAA 1741 strain needs further investigation, we concluded that all strains were effective in controlling fungal infection when inoculated into wheat. Based on genome mining, we were able to predict and detect several bioactive compounds possibly involved in pathogen inhibition, including bacterial and volatile exudates.