Culturable endophytic bacterial community from Passiflora incarnata and their potential for plant growth promoting

Orientador: Fabiana Fantinatti GarbogginiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Os endófitos bacterianos são micro-organismos que residem nos tecidos internos das plantas sem causar nenhum sintoma aparente de doença. Nesta interação planta-micróbio, a planta oferece um nicho complexo para a vida endofítica e as bactérias endofíticas desempenham diversas funções benéficas para o hospedeiro, como a aquisição de nutrientes essenciais, modulação de fito-hormônios e síntese de compostos que protegem a planta de estresses bióticos e abióticos. Estas características estão estreitamente relacionadas à Promoção de Crescimento Vegetal (PCV). Assim, a planta pode mostrar predisposição para ser colonizada por este grupo de endófitos benéficos de acordo com suas necessidades fisiológicas, o que depende principalmente da fase de desenvolvimento do hospedeiro. Este estudo teve como objetivo determinar a composição da comunidade bacteriana endofítica cultivável na fase vegetativa de P. incarnata e avaliar seu potencial para promover o crescimento vegetal. Os 58 isolados recuperados foram proporcionados pela Divisão de Recursos Microbianos do Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas (CPQBA-UNICAMP). A identificação dos isolados foi baseada no analise filogenética das sequencias parciais do gene RNA ribossomal 16S. Se avaliou o potencial de todos os isolados para a promoção do crescimento vegetal mediante uma abordagem fenotípica e genotípica. Com respeito a abordagem fenotípica, os isolados foram testados para a atividade de fixação de nitrogênio, solubilização de fosfatos, produção de ácido indol acético e produção de sideróforos. No caso da abordagem genotípica, se buscou a presença de genes relacionados à PCV (nifH, ipdC, asb, AcPho). A comunidade recuperada estava principalmente dominada por isolados pertencentes ao gênero Bacillus (71%), seguido por Pseudomonas (9%) e Pantoea (7%). O filotipo com maior número de representantes foi Bacillus aryabhattai (10 isolados), seguido por Bacillus megaterium (9 isolados) e Bacillus tequilensis (6 isolados). Nos testes fenotípicos o 93% dos isolados mostraram atividade para ao menos uma característica de PCV, 47% mostraram resultados positivos para três características PCV e 10 isolados mostraram ser positivos para as quatro características PCV avaliadas. Na abordagem genotípica, 31% dos isolados mostraram a presença de ao menos um dos genes relacionados à PCV. Em determinados casos a abordagem genotípica complementou os resultados dos testes fenotípicos e em outros permitiu identificar atividade de PCV que a abordagem fenotípica não conseguiu. Os gêneros Bacillus, Pseudomonas e Paenibacillus estão fortemente relacionados com as características da PCV. Estes resultados sugerem que a predominância de componentes com potencial de PCV dentro da comunidade bacteriana associada a P. incarnata pode estar relacionada a necessidades fisiológicas específicas da fase vegetativa do hospedeiroAbstract: Bacterial endophytes are microorganisms that reside in the internal tissues of plants without causing any apparent symptoms of disease. In this plant-microbe interaction, plants provide a complex niche for endophytic life and the endophytic bacteria play several beneficial roles for the host such as the acquisition of essential nutrients, modulation of phytohormones and synthesis of compounds that protect the plant from biotic and abiotic stresses. These features are closely related with the Plant Growth Promoting (PGP). Thus, the plant may be predisposed to be colonized by this group of beneficial endophytes according to their physiological needs, which depends mainly on the host development stage. This study aimed to determine the composition of the endophytic bacterial community in the vegetative phase of P. incarnata and to evaluate its potential to promote plant growth. The 58 isolates that make up this community were provided by the Division of Microbial Resources of Research Center for Chemical, Biological and Agricultural (CPQBA-UNICAMP). The identification of isolates was based on the phylogenetic analysis of the partial sequences of the 16S rRNA gene. The potential of the whole community for the promotion of plant growth was evaluated through a phenotypic and genotypic approach. Regarding the phenotypic approach, the isolates were tested for nitrogen fixation, phosphate solubilization, indol acetic acid production and siderophores production. In the case of the genotypic approach, we searched for the presence of genes related to plant growth promotion (nifH, ipdC, asb, AcPho). The community was mainly dominated by isolates belonging to the genus Bacillus (71%), followed by Pseudomonas (9%) and Pantoea (7%). The phylotype with the highest number of representatives was Bacillus aryabhattai (10 isolates), followed by Bacillus megaterium (9 isolates) and Bacillus tequilensis (6 isolates). In the phenotypic tests, 93% of the community showed activity for at least one PCV characteristic, 47% showed positive results for three PCP traits and 10 isolates showed to be positive the four PCP traits evaluated. In the genotypic approach, 31% of the community showed the presence of at least one of the genes related to PCP. In some cases, the genotypic approach complemented the results of the phenotypic tests and in others it allowed to identify the PCV activity that the phenotypic approach did not achieve. The genera Bacillus, Pseudomonas and Paenibacillus are strongly related to PCP features. These results suggest that the predominance of components with high potential PCP within the bacterial community associated with P. incarnata may be associated with specific physiological needs from vegetative stage of hostMestradoGenetica de MicroorganismosMestre em Genética e Biologia Molecula