Diversity and genetic characterization of endophytic microbial communities associated with sugarcane

A cana-de-açúcar é uma das principais culturas do Brasil e nos últimos anos está recebendo especial atenção devido ao crescente aumento da área cultivada e produção de etanol para uso como biocombustível. Considerando-se sua importância econômica e a possibilidade do uso de plantas geneticamente modificadas, essa cultura tem se tornado foco de pesquisas relacionadas à produtividade e sustentabilidade. Neste contexto, o estudo de comunidades microbianas associadas à cana-de-açúcar é de fundamental importância, pois além dessas comunidades desempenharem importante papel funcional na interação com a planta, os estudos realizados nas condições tropicais são limitados. Comunidades de fungos e bactérias associadas à cana-de-açúcar geneticamente modificada IMI-1 e sua isolinha convencional SP80-1842 foram sistematicamente isoladas de plantas cultivadas em área experimental em Piracicaba, SP, Brasil. Por meio de isolamento e PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) foi verificado que a transgenia não afeta a diversidade da comunidade fúngica associada à cana-deaçúcar. A diversidade dessas comunidades foi descrita e caracterizada molecularmente. O fungo Fusarium moniliforme apresentou alta freqüência de isolamento e também foi observado que o gene da endopoligalacturonase, pgIII, desempenha um importante papel no tipo de associação, endofítica ou patogênica, do F. moniliforme e a planta. O complexo Burkholderia cepacia constitui uma importante fração da comunidade de bactérias associada à cana-de-açúcar no Brasil e isolados deste complexo são capazes de inibir o crescimento do patógeno F. moniliforme. Análises filogenéticas indicaram que os isolados de bactérias endofíticas de Burkholderia são proximamente relacionados com linhagens-tipo do complexo B. cepacia isoladas de pacientes de fibrose cística.In Brazil, the sugarcane is one of the most important cultivated crops. The sugarcane has received increased interest in the last years because of increase of the cultivated area and ethanol production to be used as biofuel. Considering its economical importance and the possibility of the use of the genetically modified plants; this crop has become the aim of current research for productivity and sustainability. In this context, the work on microbial communities associated with sugarcane is remarkable, because both, these communities play important functional role in the interaction with the plant, and studies performed in tropical conditions are limited as well. Fungal and bacterial communities associated with genetically modified sugarcane IMI-1 and its conventional isoline SP80-1842 were systematically isolated from plants cultivated in an experimental area in Piracicaba, SP, Brazil. The fungal communities associated with sugarcane were accessed by means of cultivation approach and PCR-denaturing gradient gel electrophoresis; the results revealed that these communities are not affected by transgeny. The microbial communities\' diversity was characterized and identified by using molecular tools. The fungus Fusarium moniliforme showed high frequency in association with the plant and it was observed that the endopolygalacturonase gene, pgIII, plays important role in order to determine the sort of association, either endophytic or pathogenic, between F. moniliforme and the host. The Burkholderia cepacia complex is an integral part of the endophytic bacterial community of sugarcane in Brazil and isolates of this complex are able to control F. moniliforme growth. Phylogenetic analyses indicated that the endophytic Burkholderia are closely related to clinical isolates of the B. cepacia complex isolated from cystic fibrosis patients