Microbiologia Agrícola
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Item Análise genômica de Serratia liquefaciens isolada de leite e inibição da proteólise e lipólise por nisina(Universidade Federal de Viçosa, 2023-05-12) Ribeiro, Leandro Cardoso; Vanetti, Maria Cristina Dantas; http://lattes.cnpq.br/6601616143350350Serratia é um gênero de bactérias Gram-negativas que pode ser encontrado em diversos ambientes como solo, água, plantas, animais e humanos. Algumas espécies são relatadas como contaminantes de alimentos, sendo associadas à deterioração de produtos alimentícios, resultando em prejuízos econômicos e ambientais devido ao desperdício. A espécie S. liquefaciens é frequentemente mencionada como deterioradora de alimentos refrigerados, como frutos do mar, queijos e leite cru. É considerada um problema para a indústria de alimentos devido à síntese de enzimas extracelulares termorresistentes, como proteases e lipases, que permanecem ativas mesmo após o processamento térmico. Estudos prévios mostraram o efeito inibidor da bacteriocina nisina sobre a atividade de proteases e lipases de S. liquefaciens. Nisina é um peptídeo catiônico com amplo espectro de ação contra bactérias Gram-positivas, e seu uso como conservante de alimentos é permitido desde 1950. Este trabalho objetivou investigar as características moleculares de S. liquefaciens L211 isolada de leite, por meio de análises genômicas utilizando ferramentas de bioinformática e avaliar o efeito da nisina nas atividades proteolítica e lipolítica da bactéria em questão. Para isso, foi realizado o sequenciamento do genoma de S. liquefaciens L211 utilizando a plataforma MinION. Em seguida a montagem e anotação do genoma foram realizadas, destacando as características funcionais dos genes da bactéria. Foram realizadas análises comparativas do genoma do isolado L211 com outros genomas S. liquefaciens, completos e anotados, disponíveis no banco de dados do NCBI. Análises fenotípicas evidenciaram que o S. liquefaciens L211 possui a capacidade de se locomover, utilizando os motilidades do tipo swarming, swimming e twitching. Além disso, foi constatada a capacidade de síntese de sideróforos, proteases e poliuretanase com atividade de lipase no isolado. As atividades proteolítica e lipolítica de S. liquefaciens L211 foram avaliadas e quantificadas em leite desnatado reconstituído à 10% (p/v) com e sem a adição de nisina (400 UA/mL) para verificar o efeito inibitório de nisina sobre a atividade enzimática. Posteriormente, foi avaliado se a inibição da atividade enzimática por nisina é decorrente da diminuição da expressão dos genes ser1, ser2 e lipA relacionados com a síntese das proteases e lipase de S. liquefaciens. As análises do genoma de S. liquefaciens L211 revelaram que a espécie apresenta características genéticas preservadas, ao passo que as variações entre os indivíduos da espécie S. liquefaciens possibilitam sua adaptação a diferentes ambientes. Além disso, também foi observado que S. liquefaciens possui genes que codificam enzimas associadas à deterioração de alimentos. Foi demonstrado que, apesar de não ter atividade bactericida contra S. liquefaciens, a concentração 400 UA/mL de nisina inibe a atividade proteolítica e lipolítica. Não foram encontradas referências na literatura que relatem a inibição das atividades enzimáticas por nisina em S. liquefaciens. Nisina inibiu a transcrição de genes de proteases e lipase de S. liquefaciens L211 e o mecanismo de regulação envolvido ainda precisa ser elucidado. Este trabalho destaca a versatilidade do repertório genético de S. liquefaciens, a relevância da bactéria como deterioradora de alimentos e revela o potencial inibitório de nisina sobre a atividade enzimática. Palavras-chave: Tese. Pós-graduação. Leite. Microbiologia. Serratia liquefaciens. Bactérias Gram-negativas. Nisina. Proteólise. Lipólise. Genômica.Item The known unknowns: understanding slow-growing bacteria and their plant interaction through reverse ecology approaches(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-18) Gonçalves, Osiel Silva; Santana, Mateus Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5810415406152941The cultivation of bacteria that exhibit slow growth rates has posed a longstanding challenge in microbiology, resulting in a significant number of unculturable bacterial species. This phenomenon, known as the "great plate count anomaly", represents one of the oldest unresolved topics in the field. Recent advancements in cultivation techniques have shown promise in overcoming this challenge. In addition, the study of slow-growing bacteria and their interactions with plants has gained significant attention due to their ecological importance and potential applications in agriculture. Genomics techniques have provided valuable insights into the genetic characteristics underlying microbe-plant interactions. In this context, by examining the in-cultivation techniques, genomics, and computational modeling, we seek to shed light on the slow-growing bacteria and uncover their contributions to ecosystem functioning and plant interaction. Our initial understanding was obtained through the study of 92 slow-growing bacteria isolated from the Brazilian Cerrado soil during a four week-long isolation period. These bacteria can thrive in low-water conditions, promote plant growth, and belong to a novel species group. Genome analysis of five strains revealed their potential in biogeochemical cycles, plant growth promotion, and biosynthesis of secondary metabolites. Next, we conducted greenhouse experiments to assess the efficacy of these bacteria in soybean cultivation, employing a carefully designed bacterial consortium based on our comprehensive understanding of microbial-microbe and plant-microbe interactions. The results showed promising outcomes for improving soybean productivity. In the third chapter of this thesis, we employed in-silico modeling to design a synthetic microbial community aimed at enhancing the yield of important crop plants. By selecting six hub species with essential plant growth-promoting traits from the dominant plant species found in the Campos rupestres, we aimed to optimize the plant-microbe interactions and maximize crop productivity. Lastly, our analysis of 758 metagenome- assembled genomes shed light on the global distribution of the Acidobacteriota phylum and its interactions with plants and biogeochemical processes. This exploration revealed distinct ecological roles for individual taxonomic groups within this phylum, providing valuable insights for future research. Overall, our thesis contributes to a better understanding of slow-growing bacteria, their ecological significance, and their potential applications in agriculture, offering insights into ecosystem functioning and plant interactions. Keywords: Agriculture. Slow-growing bacteria. Ecosystems. Genomics. Microbe-plant interactions. Microbiology