Análise de voláteis bacterianos promotores do crescimento vegetal

Autor(es)

Bruno Henrique Silva Dias

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2021-04-14

Membros da banca

Juliana Velasco de Castro Oliveira; Cristina Elisa Alvarez Martinez; Fernando Dini Andreote

• Orientador: Juliana Velasco de Castro Oliveira

Resumo

Apesar dos avanços nas práticas agrícolas, é necessário aumentar a produção global de alimentos e energia a partir de biomassa adotando medidas ambientalmente sustentáveis. Várias bactérias que promovem o crescimento vegetal (BPCV) podem aumentar consideravelmente o rendimento das culturas agrícolas através de uma ampla variedade de mecanismos. 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 sua utilização em culturas agrícolas é promissora, uma vez que não dependem do contato direto e da colonização das raízes ou parte aérea, tornando-os moléculas ideais para mediar as interações entre organismos a curta e longa distância. Até o momento, muitos trabalhos mostraram o efeito positivo dos COVs em plantas modelo, como Arabidopsis thaliana. No entanto, existem poucos estudos que mostram o impacto dos mesmos em plantas C4 e em culturas agrícolas, abrindo perspectivas para novas descobertas. Assim, os principais objetivos deste projeto foram: (i) avaliar o potencial de diferentes gêneros bacterianos de nossa coleção em promover o crescimento de plantas modelos C3 A. thaliana e C4 Setaria viridis mediadas por COVs; (ii) testar a eficiência dos isolados selecionados após minimização do efeito do dióxido de carbono (CO2); (iii) estabelecer uma metodologia robusta de metabolômica baseada em HS-SPME/GC-MS para identificação dos COVs; (iv) identificar os COVs produzidos pelos isolados selecionados através de HS-SPME/GC-MS; (v) analisar e selecionar os COVs identificados para avaliação funcional em ambas plantas modelo. Dos 14 isolados testados, identificamos 7 que aumentaram eficientemente o crescimento das plantas modelos avaliadas, sendo: MTS P6A5 e CRD P6B3 por promoverem A. thaliana; AI2.2-A e CTB P6B8 em S. viridis; IAT P3B1, IAT P6F4 e FBJ P1E2 por promoverem o crescimento de ambas. A promoção do crescimento na parte aérea e comprimento total das raízes de A. thaliana variou entre 190-320 % e 40-110 %, respectivamente, enquanto em S. viridis observamos um aumento entre 190 e 350 % na biomassa da parte aérea e em cerca de 100 % do comprimento das raízes. Além disso, identificamos dois isolados (MTS P5D6 e ITA P2F2) que possuem efeito antagônico na promoção do crescimento das plantas. Os melhores isolados, mesmo em condições de minimização do efeito do CO2, também foram eficientes no aumento da biomassa total das plântulas em diferentes magnitudes. Pela análise do volatiloma dos isolados selecionados através do pipeline desenvolvido pelo grupo, foi possível identificar 105 COVs candidatos a moléculas indutoras do crescimento vegetal. Dos 10 COVs selecionados para validação funcional, os compostos sintéticos acetoína, 2,3-butanediol, 2-heptanona e álcool fenetílico foram responsáveis por aumentarem entre 14 e 24 % o crescimento de S. viridis, evidenciando a eficiência destes compostos como moduladores do crescimento vegetal. Este é o primeiro relato da promoção do crescimento da planta modelo S. viridis mediado por COVs bacterianos, que certamente poderá gerar insights para o desenvolvimento de tecnologias inovativas para a promoção da agricultura sustentável em importantes culturas do agronegócio brasileiro (AU)

• Processo FAPESP: 18/04184-2 - Análise de voláteis bacterianos promotores de crescimento vegetal
• Beneficiário: Bruno Henrique Silva Dias
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado