Interaction between endophytic and rhizoplane bacteria with Eucalyptus

Os microrganismos endofíticos são aqueles, cultiváveis ou não, que habitam o interior da planta hospedeira sem causar danos aparentes ou estruturas externas visíveis. Essa interação microrganismos-planta é intrínseca a determinadas espécies de plantas e/ou bactérias. Nas últimas décadas os estudos de microrganismos endofíticos têm sido realizados em diversas plantas hospedeiras, sendo esses estudos direcionados principalmente para a diversidade e características benéficas induzidas, inclusive o controle biológico de doenças. A doença causada pelo fungo Ceratocystis fimbriata é considerada emergente no setor florestal. O Brasil está entre os maiores produtores mundiais de eucalipto e a expansão do setor juntamente com o cultivo clonal tem acarretado o aumento da incidência de patógenos. O surgimento de novas doenças exige estudos relacionados tanto a interação do agente patogênico com hospedeiro quanto de todos os componentes do patossistema. Neste contexto, os microrganismos endofíticos têm sido descritos como potenciais controladores biológicos de doenças. Dessa forma, o presente trabalho teve por objetivos avaliar a interação de C. fimbriata com a comunidade bacteriana associada à Eucalyptus sp. Adicionalmente, foi estudada a possível transferência desses endófitos via sementes e o padrão de colonização de Pantoea agglomerans em plântulas. Foi observado que plantas não infestadas por C. fimbriata apresentaram maior densidade bacteriana no rizoplano (20,66 x 104 UFC.cm2 -1 de raiz), enquanto que para a comunidade endofítica, a maior densidade foi observada em plantas infectadas pelo fungo (25,13 x 104 UFC.g-1 de raiz). As análises por ARDRA possibilitaram a obtenção de 8 e 13 ribotipos nas comunidades endofítica de raiz e do rizoplano, respectivamente. Os ribotipos mais freqüentes foram identificados como Bacillus cereus. As análises de diversidade por meio de DGGE das comunidades do rizoplano e endofítica de raiz mostraram que a infestação pelo fungo interfere na colonização de Eucalyptus. Foi observado também que bactérias endofíticas estão presentes no interior de sementes de Eucalyptus spp. em uma densidade de 0,33 a 1,83 X 102 UFC.g-1, para as espécies E. camandulensis e E. urophylla, respectivamente. A densidade bacteriana endofítica de plântulas obtidas de sementes desinfectadas superficialmente variaram entre 0,27 X 102 a 0,87 X 102 UFC.g-1, para E. citriodora e o híbrido E. robusta x E. grandis, respectivamente. Em algumas espécies de Eucalyptus não foram isoladas bactérias endofíticas das sementes e plântulas. Os resultados mostraram que algumas espécies de bactérias endofíticas podem ser transmitidas verticalmente por sementes. P. agglomerans inoculada nas sementes foi capaz de colonizar as plântulas após a germinação da semente, indicando que esta pode ser uma das formas utilizadas pelos microrganismos para colonizar e se estabelecer na planta hospedeira. Assim, os resultados obtidos neste trabalho mostram ainda que possa existir interação entre a presença de C. fimbriata e a comunidade bacteriana endofítica e do rizoplano de Eucalyptus. Foi possível observar também que estas bactérias endofíticas que são transmitidas por meio de sementes, permitindo que plântulas previamente inoculadas com bactérias benéficas possam ser produzidas antes de serem levadas a campo.The endophytic microorganisms are those, cultivated or not, that inhabit the interior of the plant host without causing apparent damages or visible external structures. This interaction microorganisms-plant is specific to certain species of plants and/or bacteria. In the last few years studies of endophytic microorganisms have been carried out in several plant hosts, being these studies focused mainly to diversity and biotechnological potential, such as biological control of disease. The disease caused by the phytopathogenic fungi Ceratocystis fimbriata is considered emerging by the reforestation companies. Brazil is one of the largest world eucalyptus producers and the increasing of the eucalyptus production associated to clonal reproduction has allowed the increase in pathogen incidence. Studies that evaluate the interaction between pathogens and the microbial community associated to the host plant may allow understanding how disease symptoms come up. Endophytic microorganisms have been described as potential biological control of diseases and therefore, the aims of the present work were to i) study the interaction between C. fimbriata and the bacterial community associated to the Eucalyptus sp.; ii) evaluate the bacterial dissemination by seeds; iii) evaluate the colonization profile of Pantoea agglomerans in seedlings after seed inoculation. It was observed that the highest bacterial density on the rhizoplane (20.66 x 104 CFU.cm2 -1 of root) was observed in C. fimbriata uninfectedplants, while for endophytic community the highest density was observed in C. fimbriata infected plants (25.13 x 104 CFU.g-1 of root). The ARDRA analyses showed that the bacterial community of eucalyptus is composed by 8 and 13 ribotypes on rhizoplane and inside the roots (endophytic), respectively. The most frequent ribotypes were identified as Bacillus cereus. The DGGE analyses of diversity of endophytic and rhizoplane community showed that fungi infection shift the colonization of Eucalyptus associated bacteria. The bacterial community inside Eucalyptus spp. seeds ranged from 0.33 to 1.83 X 102 CFU.g-1, for E. camandulensis and E. urophylla, respectively. After seed germination the endophytic bacterial density in seedlings ranged from 0,27 X 102 to 0,87 X 102 CFU.g-1, for E. citriodora and the hybrid E. robusta x E. grandis, respectively. Although, endophytic bacteria have been isolated from seeds, for some plant species, bacteria were not isolated from seedlings. Also, some bacteria may be vertically transmitted from seed to seedlings, but some is specific for seeds. Seed inoculation of P. agglomerans resulted in seedlings colonized by these bacteria, suggesting that these bacteria could be seed transmitted. The results obtained in the present study show that the fungi C. fimbriata inside the Eucalyptus host can shift the endophytic and rhizoplane bacterial diversity. Also, these endophytic bacteria could be transmitted vertically by seeds, allowing that seeds previously inoculated with beneficial bacteria may result in protected plants before planting in the field