Investigação metagenômica dos microbiomas de plantas adaptadas à limitação nutricional

Autor(es)

Antônio Pedro Camargo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2021-02-18

Membros da banca

Marcelo Falsarella Carazzolle; Diego Mauricio Riaño Pachón; Gabriela Felix Persinoti; Valeria Maia de Oliveira

• Orientador: Paulo Arruda; Marcelo Falsarella Carazzolle

Resumo

Os solos nutricionalmente pobres e sazonalmente secos dos campos rupestres impõem limitações severas ao crescimento vegetal. Entretanto, espécies de uma família dominante nesse ambiente, as Velloziaceae, são altamente especializadas para sobreviver sob escassez de nutricional. Apesar de interações planta-microrganismo contribuirem de forma fundamental para a aptidão de plantas em ecossistemas estressantes, o papel dessas interações nos campos rupestres ainda é desconhecido. Neste tabalho, nós empregamos dados de metagenômica para investigar a composição, dinâmica e funções dos microbiomas associados a duas espécies de Velloziaceae que crescem em substratos contrastantes dos campos rupestres: Vellozia epidendroides, que se desenvolve em solos rasos, e Barbacenia macrantha, que é encontrada sobre rochas. Nós mostramos que as comunidades microbianas associadas a essas plantas são diversas e taxonomicamente novas. Também identificamos que existe uma diferenciação significativa e taxonomicamente estruturada entre os microbiomas dessas espécies e que, apesar desse contraste, um conjunto de microrganismos altamente abundantes é compartilhado entre as duas espécies. Por meio da investigação do potencial metabólico de um conjunto diverso de genomas recuperados dos metagenomas de substrato e raíz, nós conseguimos determinar que comunidades bacterianas associadas à rocha são altamente enriquecidas em funções relacionadas a autotrofia e assimilação de carbono, que são importantes para sustentar as comunidades que crescem em um ambiente pobre em matéria orgânica. Também descobrimos que a depleção de carbono orgânico nas rochas provavelmente influencia a dinâmica de fixação de nitrogênio no microbioma de B. macrantha, já que os nossos resultados indicam que as bactérias diazotróficas associadas a essa planta são todas endofíticas, enquanto em V. epidendroides nós também identificamos bactérias fixadoras de nitrogênio de vida livre, incluindo uma família que obteve esse genótipo metabólico via transferência horizontal de genes. Adicionalmente, nós propomos um novo modelo de nitrificação em que a síntese de nitrito não é realizada por uma única célula e depende da associação entre populações bacterianas de diferentes espécies. Em relação à nutrição de fósforo, nós constatamos que os microrganismos da fração compartilhada entre as duas plantas compõem as principais populações envolvidas na mobilização de fósforo e possuem mecanismos de disponibilização desse nutriente que complementam os de plantas. Por fim, também investigamos o potencial biossintético dos microbiomas de V. epidendroides e B. macranta e identificamos uma diferenciação significativa em relação aos produtos de seus metabolismos secundários, o que sugere diferentes dinâmicas de interação planta-microrganismo. Como um todo, os nossos resultados indicam que os campos rupestres abrigam uma grande diversidade de novos microrganismos que podem revelar novos mecanismos de aumento da performance de crescimento vegetal em ambientes estressantes (AU)

• Processo FAPESP: 18/04240-0 - Investigação metagenômica dos microbiomas de plantas adaptadas à limitação nutricional de fósforo
• Beneficiário: Antônio Pedro de Castello Branco da Rocha Camargo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado