• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-14022022-165125
Documento
Autor
Nombre completo
Joel da Cruz Couceiro
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Piracicaba, 2021
Director
Tribunal
Lopes, Joao Roberto Spotti (Presidente)
Bidochka, Michael
Elliot, Simon Luke
Jensen, Annette Bruun
Klingen, Ingeborg
Título en inglés
Niche adaptations and plasticity within the fungal entomopathogenic genus Metarhizium in Brazil
Palabras clave en inglés
Metarhizium
Gene expression
Genomics
Soil microbiota
Temperature
UV-B radiation
Virulence
Resumen en inglés
The entomopathogenic fungal genus Metarhizium has a worldwide distribution. Natural abundance and distribution of Metarhizium spp. can be explained by diverse factors. In Brazil, Metarhizium anisopliae subclade Mani 2 causes most of the infections of insects above-ground, while Metarhizium robertsii is the most abundant Metarhizium species in the soil and is probably more associated with plant roots. The main objective of this PhD studies was to evaluate the effects of biotic and abiotic factors on selected isolates of Metarhizium anisopliae subclade Mani 2, Metarhizium robertsii and Metarhizium brunneum, a rare species in Brazil. The first aspect studied was the influence of UV-B radiation and high temperatures on conidial viability and mycelia activity. Considerable intra- and interspecific variability was found in tolerance to these abiotic factors. Exposure to UV-B radiation for 8 h harshly reduced survival of conidia. Mycelia of M. robertsii isolates showed optimum growth at 33 °C, but their conidia could not tolerate the highest temperature tested (40 °C), while mycelia of M. anisopliae isolates had optimum growth at 25 °C and their conidia were the most tolerant to incubation at 40 °C. It was demonstrated that conspecific isolates responded differently to abiotic factors. The second aspect studied was genomic features and relative gene expression of six target genes in two substrates (root exudate solution and insect cuticle suspension). Sequencing of the genomes, insect adhesin gene Mad1 and plant adhesin gene Mad2 of the twelve Brazilian isolates and two well-known reference isolates of M. robertsii revealed genotypic variability related to the geographic origin of the isolates. Gene expression variability was more pronounced for Mad2, protease Pr1A and hydrophobin hyd1, possibly relating to the lifestyles of each species. The third aspect was the interaction of the isolates with an insect host, evaluated through virulence bioassays. Two methods of inoculation were tested, representing exposure to aerial conidia in the above-ground environment and exposure to conidia in the soil environment. Mortality and sporulation on cadavers varied depending on the isolate. In most cases, isolates of M. brunneum and M. robertsii showed lower sporulation when contamination occurred in the soil compared to the above-ground spraying method. The last aspect studied was the interaction of the twelve isolates with native soil microbiota, evaluating their persistence for 120 days through assessment of colony forming units per gram of soil. The densities of the isolates decreased over time, and although there was variability between replicates in time, within each replicate the densities among isolates did not differ. The results obtained in all four studies indicate that isolates of M. robertsii are more adapted to develop mycelia in the soil, where they can associate with plants in the rhizosphere, while isolates of M. anisopliae Mani 2 are more adapted to develop conidia in the above-ground environment. The results emphasize the importance of evaluating ecological aspects of fungal isolates in order to conduct isolate selection and to include these entomopathogens in biological control programs.
Título en portugués
Adaptações a nichos e plasticidade no gênero de fungos entomopatogênicos Metarhizium no Brasil
Palabras clave en portugués
Metarhizium
Expressão gênica
Genômica
Microbiota do solo
Radiação UV-B
Temperatura
Virulência
Resumen en portugués
O gênero de fungos entomopatogênicos Metarhizium tem distribuição mundial. A abundância natural e distribuição de Metarhizium spp. podem ser afetadas por diversos fatores. No Brasil, Metarhizium anisopliae subclado Mani 2 causa a maioria das infecções de insetos acima do solo, enquanto Metarhizium robertsii é a espécie de Metarhizium mais abundante no solo e provavelmente mais associada a raízes de plantas. O principal objetivo destes estudos foi avaliar os efeitos de fatores bióticos e abióticos em isolados selecionados de Metarhizium anisopliae subclado Mani 2, Metarhizium robertsii e Metarhizium brunneum, espécie rara no Brasil. O primeiro aspecto estudado foi a influência de radiação UV-B e altas temperaturas na viabilidade de conídios e atividade de micélio. Foi identificada considerável variabilidade intra- e interespecífica a esses fatores abióticos. Exposição à radiação UV-B por 8 h reduziu drasticamente a sobrevivência de conídios. Isolados de M. robertsii apresentaram crescimento micelial ótimo a 33 °C, mas conídios que não toleraram a temperatura mais alta testada (40 °C), enquanto isolados de M. anisopliae apresentaram crescimento micelial ótimo a 25 °C e conídios foram capazes de tolerar incubação a 40 °C. O estudo demonstrou que isolados coespecíficos respondem diferentemente a fatores abióticos. O segundo aspecto estudado foram características genômicas e a expressão gênica relativa de seis genes-alvo em dois substratos (solução de exsudato de raiz e suspensão de cutícula de inseto). O sequenciamento de genomas, do gene de adesão a insetos Mad1 e gene de adesão a plantas Mad2 de doze isolados brasileiros e de dois isolados de referência de M. robertsii revelaram variabilidade genotípica relacionada à origem geográfica dos isolados. Variabilidade em expressão gênica foi mais acentuada para Mad2, protease Pr1A e hidrofobina Hyd1, possivelmente relacionada ao estilo de vida de cada espécie. O terceiro aspecto foi a interação dos isolados com um inseto hospedeiro, avaliado através de bioensaios de virulência. Dois métodos de inoculação foram testados, representando exposição a conídios aéreos no ambiente acima do solo e exposição a conídios no ambiente do solo. A mortalidade e esporulação em cadáveres variaram dependendo do isolado. Na maioria dos casos, isolados de M. brunneum e M. robertsii apresentaram menor esporulação quando a contaminação ocorreu no solo comparado ao método de pulverização (acima do solo). O último aspecto estudado foi a interação dos doze isolados com a microbiota nativa do solo, avaliando a persistência dos isolados durante 120 dias através de unidades formadoras de colônia por grama de solo. As densidades dos isolados reduziram ao longo do tempo, e embora tenha ocorrido variabilidade entre as repetições no tempo, as densidades entre isolados não diferiram dentro de cada repetição. Os resultados obtidos dos quatro estudos indicam que isolados de M. robertsii estão mais adaptados a desenvolver micélio no solo, onde podem associar-se a plantas na rizosfera, enquanto isolados de M. anisopliae Mani 2 estão mais adaptados a desenvolver conídios no ambiente acima do solo. Os resultados enfatizam a importância de se avaliar aspectos ecológicos de isolados fúngicos para se fazer seleção de isolados e incluir esses entomopatógenos em programas de controle biológico.
 
ADVERTENCIA - La consulta de este documento queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso:
Este documento es únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro. Esta reserva de derechos afecta tanto los datos del documento como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes del documento es obligado indicar el nombre de la persona autora.
Fecha de Publicación
2022-02-16
 
ADVERTENCIA: Aprenda que son los trabajos derivados haciendo clic aquí.
Todos los derechos de la tesis/disertación pertenecen a los autores
CeTI-SC/STI
Biblioteca Digital de Tesis y Disertaciones de la USP. Copyright © 2001-2022. Todos los derechos reservados.