Associação benéfica e fitopatogênica entre espécies de Herbaspirillum spp. e plantas hospedeiras

Orientador : Prof. Dr. Leonardo Magalhães CruzCo-orientadora : Profª. Drª. Rose Adele MonteiroDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 26/03/2015Inclui referências : fls. 73-84Resumo: O gênero Herbaspirillum é principalmente conhecido por conter bactérias diazotróficas, que são bactérias capazes de assimilar nitrogênio atmosférico através da Fixação Biológica de Nitrogênio, podendo se associar principalmente com gramíneas, e promover seu crescimento. No entanto, o gênero inclui também bactérias que não fixam nitrogênio e que apresentam grande diversidade ecológica e fisiológica (ex., fixação de carbono, degradação de compostos fenólicos, produção de fitormônios, etc.). Atualmente o gênero Herbaspirillum possui 11 espécies e duas subespécies descritas, isoladas de diferentes ambientes (endofítico, rizosfera, água, solo e fezes humanas) e localizações geográficas (Brasil, Europa, Coréia, Japão e Ilhas Canárias). Os mecanismos moleculares envolvidos na interação planta-bactéria de Herbaspirillum spp. ainda não são bem compreendidos, mas já se sabe que o Sistema de Secreção do Tipo III (SST3), a síntese de lipopolissacarídeos (LPS) e de exopolissacarídeos (EPS) estão envolvidos nessa associação. Outro mecanismo que é comumente visto na interação planta-bactéria é o Sistema pili Tipo IV. Foi verificado no genoma de H. seropedicae a presença de genes envolvidos nesse sistema, e posteriormente, análises transcriptômicas confirmaram a indução de genes desse sistema na associação do H. seropedicae às raízes de milho e trigo. Dessa forma, o gene pilT, que codifica uma ATPase capaz de retrair o pili e assim desenvolver um tipo de motilidade específica denominada twitching motility, foi deletado no H. seropedicae. Testes em placa de ágar foram realizados para verificar como este tipo de motilidade estaria afetada, no entanto não foram obtidas respostas conclusivas. Alguns Herbaspirillum spp. possuem o SST3, fator importante na colonização do arroz e de Vigna unguiculata por Herbaspirillum rubrisubalbicans. Dessa forma, foi verificada a associação das demais espécies de Herbaspirillum com a Vigna unguiculata, através da infiltração das culturas de bactérias nas folhas da planta. Assim, verificou-se que muitas espécies foram capazes de induzir algum tipo resposta na planta (clorose, folhas retorcidas). Palavras-chaves: Herbaspirillum spp., pili tipo IV, pilT.Abstract: The genus Herbaspirillum is mostly known to contain nitrogen-fixing bacteria able to assimilate atmospheric nitrogen through Biological Nitrogen Fixation and can be associated mainly with grass, and promote their growth. However, the genus also includes bacteria that do not fix nitrogen and have great ecological and physiological diversity (eg. Carbon sequestration, degradation of phenolic compounds, phytohormones production, etc.). Currently the genus Herbaspirillum has 11 described species, and two subspecies isolated from different environments (endophytic, rhizosphere, water, soil and human feces) and geographic locations (Brazil, Europe, Korea, Japan and the Canary Islands). The molecular mechanisms involved in plant-bacterium Herbaspirillum spp. are not well understood, but it is known that the secretion system of type III, the lipopolysaccharide (LPS) and exopolysaccharides (EPS) synthesis are involved in this association. Another mechanism that is commonly seen in the plant-bacteria interaction is the type IV pili System, and was found in H. seropedicae genome the presence of genes involved in this system, and subsequently, transcriptomic analyzes confirmed the induction of genes of this system in the H. seropedicae association with roots of maize and wheat. Thus, the pilT gene encoding an ATPase able to retract the pili and thus develop particular type of motility called twitching motility was deleted in H. seropedicae. Tests on agar plates were conducted to see how this type of motility was affected, however were not obtained conclusive answers. Some Herbaspirillum spp. have the SST3, an important factor in rice and Vigna unguiculata colonization by Herbaspirillum rubrisubalbicans. Thus, the association of other Herbaspirillum spp. was verified with the Vigna unguiculata, by infiltration of bacteria cultures in leaves of the plant. Thus, it was found that many species were capable of inducing some kind response in the plant (chlorosis, leaf twisted). Key words: Herbaspirillum spp., type IV pili, pilT