Bactérias associadas à raiz de Phaseolus vulgaris L. em diferentes fases de desenvolvimento: diversidade e promoção de crescimento

World population is increasing, and it is expected that this increase will impose a major pressure on food production. The present methodologies of agricultural production are vulnerable to the unstable climate that is predicted to increase, in addition to other growing pressures such as increasing urbanization, industrialization, and agrochemical pollution. As a result, agricultural production needs to be increased, for achieving food security and meet the sustainable development goals formulated by the United Nations. The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is one of the most produced legumes worldwide and, as a good source of reliable protein, can help reduce the environmental impact (e.g, CO2 and CH4) generated in the process of meat production and at the same time increase the nutritional level of the population in developing countries. Plant growth promoting rhizobacteria are emerging as a possibility to help increase agricultural production, since their interaction with plants promote development, growth, and protection of plants in several ways. This thesis was developed to help clarifying the dynamics between plants and microorganisms resulting in plant growth promotion throughout plant life cycle. For that, cultivable microbiome was isolated and identified at different stages of plant development (early vegetative growth, late vegetative growth, flowering, and pod) and root compartments (outside, inside and nodules). Results validated variation in diversity and abundance of bacteria associated to root compartments throughout plant life cycle. Plant growth promoting abilities (indole acetic acid, siderophores production, and antifungal activity) of the isolated bacteria were also determined in root compartments at each stage of development stage. Significant differences in tested parameters were observed, demonstrating that the compounds promoting growth and protection provided by the microbiome were specific to a given time of plant development. The results obtained showed the potential of PGPR to assist plant growth, while allowing the reduction of chemical fertilizers and fungicide application, becoming a turning point in agricultural production by making the food production more sustainable and greener.A população está a aumentar e, e como efeito, espera-se que esse aumento imponha uma grande pressão na produção de alimentos. As metodologias atualmente usadas tornaram a produção agrícola vulnerável ao clima instável que previsivelmente se tornará ainda mais instável em resultado das alterações climáticas, para além do aumento de outras pressões, como a urbanização, industrialização, e poluição agroquímica. Em consequência, é necessário um aumento na produção agrícola de modo a que se possa atingir maior segurança alimentar e alcançar os objetivos de desenvolvimento sustentável formulados pela Organização das Nações Unidas. O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é uma das leguminosas mais produzidas a nível mundial e sendo considerado uma boa fonte de proteína, apresenta um potencial elevado para reduzir o impacto ambiental gerado no processo de produção de carne, que aumenta o valor nutricional da população de países em desenvolvimento. As rizobactérias promotoras de crescimento de plantas surgem como uma das possibilidades para impulsionar a produção agrícola, uma vez que as interações que estabelecem com plantas promovem de diversas formas o desenvolvimento, crescimento, e a proteção de plantas. Esta tese foi realizada com intuito de ajudar a esclarecer a dinâmica da interação entre plantas e microrganismos e de que forma evolui ao longo de diferentes fases de desenvolvimento da planta. Para isso, o microbioma cultivável foi isolado e identificado em diferentes fases de desenvolvimento da planta (início da fase vegetativa, fim da fase vegetativa, floração, e produção de vagem) e em diferentes compartimentos da raiz (fora, dentro e nódulos). Os resultados evidenciaram a variação na diversidade e abundância das bactérias associadas aos compartimentos da raiz ao longo do ciclo de vida da planta. As capacidades promotoras de crescimento (ácido índole acético, produção de sideróforos, e efeito antifúngico) das bactérias isoladas foram determinadas nos compartimentos da raiz em cada uma das fases de desenvolvimento. Observaram-se diferenças significativas nos parâmetros testados, demonstrando que o microbioma fornece à planta compostos que promovem o crescimento e a proteção em momentos específicos do seu desenvolvimento. Os resultados obtidos demonstram o potencial das PGPR na promoção de crescimento de plantas, possibilitando a redução na aplicação de fertilizantes e fungicidas, promovendo uma mudança no paradigma da produção agrícola para uma produção mais sustentável e verde para o ambiente.Mestrado em Biologia Aplicad