Microbiologia Agrícola
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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. MicrobiologyItem Análise de condições in vitro para produção de metabólitos secundários por Streptomyces noursei CAB-C 50(Universidade Federal de Viçosa, 2023-03-01) Assis, Maria Eduarda Leandro; Bazzolli, Denise Mara Soares; http://lattes.cnpq.br/9364282078997934A busca por novos bioinsumos que impulsionam a consolidação de uma agricultura mais sustentável é uma realidade crescente em escala global. Os insumos bioativos ou bioinsumos são produtos de origem vegetal, animal ou microbiana, que agregam benefícios ao setor agropecuário, seja no controle de pragas e doenças ou na promoção do desenvolvimento vegetal. Entre os microrganismos promissores para formulação de bioinsumos podemos destacar o gênero Streptomyces devido a sua capacidade de produzir uma ampla gama de metabólitos secundários de potencial uso biotecnológico. Este trabalho teve como objetivo investigar a produção de metabólitos secundários pela linhagem Streptomyces noursei CAB-C 50 em meios de cultivo suplementados e não suplementados com o extrato de composto orgânico (ECO) produzido pela empresa Sítio Barreiras, Bahia - Brasil. Desta forma, foram utilizados os meios de cultura: ISP-2, ISP-2+ECO, M+G+ECO, M+G, M+ECO. Para estas condições foi aferido alterações de pH, análise de unidades formadoras de colônia (UFC.mL-1 ), alterações morfológicas com auxílio do microscópio eletrônico de varredura (MEV) e produção de biomassa. Posteriormente, foi obtido o extrato orgânico utilizando acetato de etila e os metabolitos secundários foram caracterizados por cromatografia de camada delgada (CCD) e identificados por cromatografia liquida de ultra eficiência (UHPLC) acoplado ao espectrofotômetro de massas (HRMS). Realizamos atividade de biocontrole de Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) com o sobrenadante e o extrato obtido após o crescimento de S. noursei CAB-C50. Inspecionamos o genoma de S. noursei CAB-C50 para detecção de grupos gênicos codificadores de metabolitos secundários com os bancos de dados antiSMASH 7.0 e BAGEL4. Verificamos que espécie S. noursei CAB-C 50 quando cultivadas em meio ISP-2 e ISP-2+ECO o pH final foi mais alcalino, os demais meios o pH final ficou mais próximo a neutralidade. Observou-se alteração na pigmentação após quatorze dias de crescimento, não sendo influenciado pela presença ou não de ECO. Nos meios de cultura ISP-2 e ISP- 2+ECO, a produção de massa seca foi maior que nos meios M+G+ECO, M+G e M+ECO. Os meios ISP-2, ISP-2+ECO e M+G+ECO apresentaram uma população de 106 UFC.mL -1 e os meios de cultivos M+G e M+ECO uma população de 104 UFC.mL -1. Essa diferença pode estar relacionada a maior produção dos esporos. A análise de MEV revelou hifas com padrão de enovelado e produção de esporos de aspecto espiculado em todas as condições investigadas. A maior taxa de inibição de Foc foram observadas nos extratos e sobrenadantes obtidos a partir do cultivo em meio ISP-2. A atividade do sobrenadante foi maior do que o extrato. Através das análises de UHPLC- HRMS foi possível identificar a presença de duas substâncias de interesse biotecnológico produzidas por S. noursei CAB-C 50, a anisomicina e um alcaloíde bisindólico. A predição de genes envolvidos na biossíntese de metabólitos por S. noursei CAB-C 50 revelou um grande arsenal para produção de compostos bioativos caracterizados e alguns ainda não descobertos. Streptomyces noursei CAB-C 50 é uma linhagem promissora para aplicação biotecnológica, tendo a capacidade para produção de uma gama de bioativos que precisa ser explorada e investigada em condições in vivo. Palavras-chave: Actinobactérias. Bioinsumos. Fusariose. Bananicultura.