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Identificação de voláteis bacterianos promotores do crescimento vegetal através de HS-SPME/GC-MS

Processo: 19/19121-9
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2019
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Ciência do Solo
Pesquisador responsável:Juliana Velasco de Castro Oliveira
Beneficiário:Bruno Henrique Silva Dias
Supervisor no Exterior: Choong-Min Ryu
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology, Daejeon (KRIBB), Coréia do Sul  
Vinculado à bolsa:18/04184-2 - Análise de voláteis bacterianos promotores de crescimento vegetal, BP.MS

Resumo

Apesar dos avanços nas práticas agrícolas para alimentar o mundo em crescimento, é necessário aumentar a produção global de alimentos e energia adotando práticas sustentáveis. Várias bactérias promotoras de crescimento vegetal (BPCV) podem aumentar consideravelmente o rendimento das culturas através de uma ampla variedade de mecanismos de interação. Recentemente, muitos estudos estão sendo conduzidos com compostos orgânicos voláteis (COVs), que são pequenas moléculas de natureza lipofílica derivadas de uma ampla gama de vias biossintéticas. Esses metabólitos são capazes de promover o crescimento das plantas e seu uso em culturas agrícolas é promissor, uma vez que não dependem do contato direto e da colonização das plantas, tornando-as moléculas ideais para mediar interações de organismos a curta e longa distância. Em plantas modelo, como Arabidopsis thaliana, os COVs bacterianos foram recentemente considerados uma alternativa importante para melhorar o crescimento e a saúde das plantas. No entanto, até o momento, existem poucos estudos mostrando o impacto de COVs bacterianos em plantas C4 e importantes culturas agrícolas, abrindo perspectivas para novas descobertas. Uma das plataformas mais precisas e usadas para identificação de COVs baseia-se na cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa, mas o estabelecimento de uma metodologia robusta para permitir a identificação desses COVs bacterianos não é trivial, pois consome tempo e exige intenso esforço de laboratório. Anteriormente, testamos 14 cepas bacterianas de nossa coleção de microrganismos para avaliar o potencial de diferentes gêneros de bactérias na promoção do crescimento de plantas modelo C3 A. thaliana e C4 Setaria viridis mediadas por COVs. Dos 14 isolados testados, 8 aumentaram o crescimento de nossas plantas, sendo: MTS P6A5 e CRD P6B3 em A. thaliana; ITA P2F2 e FBJ P1E2 S. viridis; MTS P5D6, IAT P3B1, IAT P6F4 e AI2.2-A em ambas as plantas modelo. Além disso, identificamos um isolado (CTB P6B8) que teve um efeito antagônico no crescimento da planta modelo C3. Nossas melhores linhagens, mesmo em condições de baixa disponibilidade de nutrientes, foram capazes de induzir o crescimento da parte aérea e raízes. Com base nesses resultados, é necessário identificar os COVs emitidos por essas bactérias. Assim, o objetivo deste projeto é aprender e realizar a identificação dos voláteis de nove linhagens que promovem o crescimento das plantas no grupo de pesquisa do Dr. Choong-Min Ryu. Em 2003, seu grupo foi pioneiro na avaliação e caracterização de COVs bacterianos como promotores de crescimento de plantas e, em 2017, seu grupo publicou o primeiro procedimento para avaliação do perfil de COVs bacterianos baseado em metabolômica via HS-SPME/GC-MS, na revista Nature Protocols. Este grupo possui grande experiência na identificação e validação de COV bacterianos e é reconhecido e referenciado mundialmente por sua contribuição nesta área do conhecimento, especialmente em relação à comunicação planta-planta/microrganismos, interações microrganismo/microrganismo e descoberta de novos compostos bioativos. Ao final deste estágio, o conhecimento adquirido será útil para identificar várias moléculas envolvidas na promoção do crescimento das plantas. As descobertas podem ajudar a desenvolver bioinoculantes como uma abordagem sustentável para substituir ou reduzir o fornecimento de produtos químicos e aumentar a produtividade das plantas, bem como reduzir os custos de produção de alimentos. (AU)