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Identificação de vias metabólicas indutoras de crescimento vegetal em bactérias isoladas do microbioma da cana-de-açúcar

Processo: 17/05951-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2017
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Paulo Arruda
Beneficiário:Marcio Luiz Magrini
Instituição-sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Cana-de-açúcar

Resumo

Comunidades microbianas são encontradas nas porções endofíticas e exofíticas dos tecidos vegetais. Parte dessas comunidades devem beneficiar o desenvolvimento, atuando diretamente no crescimento vegetal e na sobrevivência da planta frente a condições ambientais adversas. Até recentemente, o estudo da associação entre microorganismos e plantas era baseado em metodologias de isolamento e cultivo de culturas puras de microorganismos, utilizando meios de cultura seletivos. Porém, estudos recentes baseados em metodologias de sequenciamento de DNA microbiano independente do isolamento e cultivo revelaram que a diversidade microbiana associada a plantas é maior do que se imaginava. O papel dessas comunidades microbianas diversas ainda é pouco conhecido. Nesse contexto, este trabalho de pesquisa visa investigar novas bactérias identificadas no microbioma da cana-de-açúcar que promovem o crescimento de plantas. Essas bactérias foram identificadas em um trabalho realizado pelo nosso grupo de pesquisa, que mapeou a diversidade de bactérias e fungos associadas às porções endofítica e exofítica da raíz, colmo e folha de uma variedade de cana-de-açúcar. Esse trabalho revelou que muitos dos grupos bacterianos e fúngicos mais abundantes na cana-de-açúcar nunca foram investigados com relação a seu papel funcional em associação com a planta. Através de metodologias de cultivo e identificação de microorganismos desenvolvidas em nosso laboratório, fomos capazes de criar uma coleção de microoganismos representativa do microbioma da cana-de-açúcar. Representantes de alguns grupos bacterianos muito abundantes foram utilizados para construir um inoculante sintético. Esse inoculante, quando aplicado em plantas de milho, promoveu de forma dramática o crescimento da planta em relação as plantas não inoculadas. Além disso, verificamos que tanto a inoculação da comunidade sintética quanto a inoculação individual de algumas dessas bactérias são capazes de aumentar a biomassa vegetal em até três vezes. Os mecanismos pelos quais essas bactérias promovem o crescimento da planta são desconhecidos. Neste trabalho iremos mapear em detalhes os genes e vias metabólicas codificadas pelos genomas de algumas dessas bactérias em busca de elucidar o "cross-talk" planta/bactéria relacionado à promoção de crescimento.Aplicando-se a metodologia CBC para amostrar o microbioma da cana-de-açucar, armazenou-se mais de 5 mil culturas de microorganismos em 56 placas de 96 poços. Destas, criou-se um inóculo a partir de 17 poços, que contém os microorganismos core, representados por aqueles de maior abundância durante todos os estágios de desenvolvimento da planta. Quando inoculados separadamente, os microorganismos de 2 destes poços apresentaram resultados semelhantes aos do inóculo completo. Portanto, um dos próximos passos do projeto Saccharome é desvendar os mecanismos que moldam a interação entre estes microorganismos e a planta. Descobrir os genes, as vias e as funções das moléculas da interação microbioma-planta que promovem o crescimento da planta representa um passo fundamental na direção de se manipular o microbioma e desenvolver ferramentas biotecnológicas para a melhoria de plantas de interesse. (AU)