Determinação da função da molécula de LPS na interação de Herbaspirillum rubrisubalbicans com milho (Zea mays)

Orientadora : Drª Rose Adele MonteiroCo-orientador : Dr. Eduardo Balsanelli, Dr. Emanuel Maltempi de Souza e Dr. Rodrigo Vassoler SerratoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 16/03/2016Inclui referências : f. 64-72Resumo: Bactérias do gênero Herbaspirillum são capazes de se associar com as principais monoculturas do ponto de vista econômico (trigo, milho, arroz e a cana-de-açúcar). Essa associação pode ser benéfica, através da estimulação da liberação de fitormônios pela planta e pela fixação biológica de nitrogênio realizada pela bactéria, que tem a capacidade de diminuir a demanda por fertilizantes nitrogenados, grandes poluidores de afluentes. Uma adesão eficiente é essencial para que a interação planta-bactéria, os lipopolissacarideos (LPS) são moléculas volumosas e anfipáticas, presente na membrana externa de bactérias Gram-negativas, muitas vezes importantes para a adesão a diferentes superfícies, como nas raízes de plantas, e na resistência ambiental frente a substancias tóxicas. O LPS conta com uma porção conservada, o antígeno comum anterobacteriano (ECA) e uma porção extremamente diversificada (O-antigeno), reconhecido como fator de patogênicidade em diversas bactérias. Buscando compreender a importância do LPS na interação planta-Herbaspirillum rubrisubalbicans, nesse trabalho foram construídos 3 mutantes para genes relacionados a biossíntese da molécula de LPS em H. rubrisubalbicans (rmlB, waaL e wecB) e foram conduzidos experimentos para determinar o perfil da molécula de LPS, perfil de colonização da raíz de milho e perfil de competição durante a adesão a raiz do milho, perfil de sensibilidade frente ao SDS e ao acido salicílico, produção de biofilme e capacidade de gerar doença em cultivar susceptível de sorgo. Nossos resultados mostram que esses genes estão relacionados com a formação do LPS integro e que embora a estrutura dessa molécula não tenha sido essencial para a colonização da raiz de milho e na formação da doença da estria vermelha no sorgo, ela foi essencial frente ao aparecimento abrupto de substancias toxicas e na manutenção da competitividade na rizosféra, principalmente no mutante do gene wecB, que também apresentou deficiência na produção de biofilme. Palavras-chave: Herbaspirillum, interação planta-bacteria, LPS.Abstract: Bacterias from the genus Herbaspirillum are able to associate with the main monocultures from an economic point of view (wheat, corn, rice and sugarcane). This association may be beneficial, stimulating the release of phytohormones by the plant and through biological nitrogen fixation performed by the bacterium, which is able to reduce the demand for nitrogen fertilizers, great polluters of rivers. An efficient adhesion is essential for the plant-bacteria interaction, lipopolysaccharide (LPS) are bulky and amphipathic molecules present in the outer membrane of Gram-negative bacteria often important in adhesion to different surfaces such as the roots of plants, and environmental resistance against toxic substances. The LPS has a conserved portion, the enterobacterial common antigen (ECA) and an extremely diverse portion (O-antigen), recognized as a pathogenic factor in various bacteria. In order to evaluate the importance of LPS in the plant-Herbaspirillum rubrisubalbicans interaction, in this study were constructed 3 mutant of genes related in the biosynthesis of the LPS molecule in H. rubrisubalbicans (rmlB, Waal and wecB) and experiments were conducted to determine LPS molecule profile, colonization profile to the corn roots and competition profile during adhesion, susceptibility profile against SDS and salicylic acid, biofilm production and ability to produce the red stripe disease in susceptible cultivar of sorghum. Our results show that these genes are related to the formation of an intact LPS and that although the structure of this molecule was not essential in the colonization of corn roots and the formation of red stripe disease in sorghum, it was essential to oppose the abrupt onset of toxic substances and maintaining competitiveness in the rhizosphere, especially in the wecB gene mutant, which also showed deficiency in the biofilm production. Keywords: Herbaspirillum, plant-bacteria interaction, LPS