Microbiologia Agrícola
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Item Avaliação dos efeitos de um coquetel fágico inespecífico sobre o biofilme e crescimento de Stutzerimonas stutzeri(Universidade Federal de Viçosa, 2025-08-15) Lopes, Thalya Furtado; Paula, Sergio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/9321397995502859A corrosão microbiologicamente induzida (CMI) representa um desafio econômico e ambiental relevante, especialmente nas indústrias de petróleo e gás, onde a formação de biofilmes por microrganismos acelera a deterioração de superfícies metálicas. Entre as espécies bacterianas associadas a esse fenômeno destaca-se Stutzerimonas stutzeri, bactéria de origem marinha com capacidade de formar biofilmes e degradar hidrocarbonetos, comprometendo a integridade de estruturas metálicas e a qualidade do petróleo. Estratégias inovadoras de controle, como o uso de bacteriófagos, têm se mostrado alternativas promissoras aos biocidas químicos, devido à sua especificidade, à produção de enzimas que degradam a matriz extracelular e ao potencial de aplicação em coquetéis combinados. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos de fagos isolados e de um coquetel fágico inespecífico sobre o crescimento e a formação de biofilme de S. stutzeri. Ensaios foram conduzidos em microplacas MBEC (Minimum Biofilm Eradication Concentration) e em tanques piloto contendo cupons de aço carbono, com avaliação do crescimento bacteriano, biomassa total, morfologia do biofilme por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), rugosidade superficial por perfilometria óptica e observação de células aderidas por microscopia de fluorescência. Os resultados mostraram que, embora o coquetel fágico não tenha causado uma redução significativa no crescimento de células planctônicas, foi capaz de prevenir a formação de biofilme, especialmente em uma Multiplicidade de Infecção (MOI) de 10. A análise de perfilometria óptica indicou menor rugosidade nos cupons tratados, sugerindo menor presença de biofilme. A microscopia de fluorescência também revelou células mais espaçadas nos cupons tratados com o coquetel no MOI 10. Esses resultados sugerem o potencial biotecnológico do coquetel fágico para o controle do biofilme de S. stutzeri e para a mitigação da CMI em ambientes industriais, como a exploração de petróleo. Palavras-chave: corrosão microbiologicamente induzida; bacteriófagos; fagoterapia; superfícies metálicasItem Potential for direct and indirect plant growth promotion and heterologous expression of biocontrol enzymes from slow-growing bacteria(Universidade Federal de Viçosa, 2025-08-25) Jesuino, Blenda de Freitas Rodrigues; Santana, Mateus Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0990397585128941Economic factors, physical space limitations, and agricultural production losses due to phytopathogens pose significant challenges for sustainable agriculture. The main current responses to these challenges are the use of chemical fertilizers and pesticides. In addition to or instead of these challenges, more sustainable solutions have been developed, above all through the use of biofertilizers and biopesticides. With the growing demand for plant growth-promoting bacterias (PGPBs) and biocontrol bacterias, new microbial groups have been prospected. The promising indications of slow-growing bacteria for these purposes led to their further exploration in this work. However, given that their long life cycle can make scaling up difficult, the approach of heterologous expression of biocontrol enzymes encoded by slow- growing bacteria was also used. The diversity of the slow-growing isolates was evidenced through phylogenetic analysis, which revealed that the 11 sequenced isolates are distributed in seven distinct genera. A wide variety of genes related to plant growth-promoting traits (PGPT) were detected in all the isolates, with the most abundant genetic traits being related to heavy metal detoxification, osmotic stress neutralization, vitamin production, chemotactic motility, secretion systems, and siderophore production. The in vitro detection of PGPT, carried out to validate the genes predicted in silico, confirmed the ability of slow-growing bacteria to promote plant growth. The genes encoding biocontrol enzymes were also prospected in silico and validated in vitro. Biosynthetic gene clusters (BGC) prospecting detected 13 distinct BGC classes and a frequency of 57 clusters, as well as seven classified as "other". In the paired culture trials between the slow-growing bacterial isolates and phytopathogenic fungi, many bacterial isolates showed antagonism to Fusarium equiseti CCF422, Fusarium oxysporum CCF184, Rhizoctonia solani 2930, and Sclerotinia sclerotiorum 15B, with average inhibition above 20%. A total of 168 defense genes related to 30 defense systems were detected throughout the genomes of the 11 slow-growing isolates. In addition, a total of 39 resistance genes were also detected, distributed across the genomes of seven isolates and three isolates with virulence genes. In addition to the prolonged growth time, the presence of virulence genes also means that the biocontrol potential of the isolates has to be assessed indirectly, which can be done through the heterologous expression of proteins. Heterologous expression of the enzymes chitinase, exo-beta- 1,3-glucanase, and N-acetylmuramyl-L-alanine amidase was carried out. The recombinant enzymes proved to be active in the transformed Escherichia coli BL21, both in the degradation of the substrate and in the culture paired with phytopathogenic fungi. However, protein extraction revealed that the recombinant enzymes remained in the insoluble fraction, from which they were purified and then refolded. However, only glucanase showed enzymatic activity, making it necessary to modify the refolding buffer to recover the three-dimensional structure of chitinase and amidase. These preliminary results provide good prospects for the future application of a biopesticide composed of recombinant biocontrol enzymes. Keywords: plant growth-promoting bacterias (PGPBs); enzyme phytopathogenic fungus; dual culture; Recombinant protein prospecting;Item Isolamento e seleção de bactérias diazotróficas iridescentes promotoras do crescimento vegetal(Universidade Federal de Viçosa, 2025-08-07) Guimarães, Henrique Pereira; Costa, Mauricio Dutra; http://lattes.cnpq.br/2602863954519211Item Inóculo FMA on farm: desvendando o potencial funcional e diversidade microbiana associados ao cultivo de Caesalpinia peltophoroides Benth(Universidade Federal de Viçosa, 2025-07-18) Vieira, Nicolly Alves; Silva, Cynthia Canedo da; http://lattes.cnpq.br/2819319306033891A aplicação de bioinoculantes é uma estratégia promissora para a produção de mudas florestais a serem implementadas em programas de reabilitação de áreas degradadas. Dentre os bioinoculantes, destaca-se o inóculo de fungos micorrízicos arbusculares (FMA), obtido pelo método on farm, dado seu baixo custo de produção, sua viabilidade técnica e seu potencial de adaptação local. Este trabalho teve como objetivos desvendar os efeitos do inóculo de FMA on farm no crescimento de Caesalpinia peltophoroides, nas propriedades físico-químicas do solo rizosférico e nutricionais vegetais, elucidar o impacto do inóculo na modulação da comunidade microbiana rizosférica e investigar o seu potencial funcional. Com esse intuito, a pesquisa se moldou em uma abordagem multifacetada e complementar, partindo da avaliação de parâmetros biométricos e edáficos do sistema planta-solo, análise de diversidade microbiana por sequenciamento de amplicon (RNAr 16S e ITS), bem como a análise do potencial funcional por metagenômica shotgun aliada à reconstrução de genomas microbianos. Os resultados obtidos demonstraram benefícios significativos no crescimento de C. peltophoroides, com incrementos de até 299% na massa seca de raízes (de 2,15 g no controle para 8,30 g no tratamento inoculado), 137% na massa seca aérea (de 2,68 g para 6,34 g), e aumentos de 55% na altura total das plantas (de 44,7 cm para 69,0 cm). A colonização micorrízica atingiu 60% nas plantas inoculadas apenas com FMA on farm e 32% quando combinada com fertilização. Melhorias significativas foram observadas nas propriedades do solo, incluindo aumento da matéria orgânica, capacidade de troca catiônica e água disponível. A metataxonomia destacou nos tratamentos inoculados a presença de microrganismos como Pirellula, Nitrosomonadaceae, Coniochaeta e Septoglomus, associados à ciclagem de nutrientes, degradação de matéria orgânica e lignocelulose e à formação de micorriza arbuscular. Gêneros biomarcadores para o inóculo de FMA on farm em C. peltophoroides foram encontrados, gerando subsídios para monitoramento de sua eficácia e persistência. A metagenômica evidenciou uma especialização funcional da comunidade rizosférica, com menor número de genomas montados a partir de metagenomas desempenhando uma mesma função de forma eficiente. Com esses resultados, foi possível contribuir para a validação do FMA on farm, oferecendo insights para o entendimento de como esse inoculante atua na promoção de crescimento de plantas e gerando dados acerca de sua diversidade microbiana associada. Assim, este trabalho corrobora com o potencial do FMA on farm enquanto bioinoculante sustentável e eficiente. Os dados fornecem uma base científica para a aplicação deste bioinoculante em C. peltophoroides, bem como implementá-lo em programas de reabilitação de áreas impactadas, abrindo caminhos também para o desenvolvimento de metodologias de rastreamento com base em biomarcadores microbianos. Palavras-chave: fungos micorrízicos arbusculares; promoção de crescimento vegetal; metataxonomia; metagenômica.Item Development of a phage cocktail against Klebsiella pneumoniae with potential use in animal production(Universidade Federal de Viçosa, 2025-08-04) Soares, Jose Junior Ferreira; Paula, Sergio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/0659981807274729In this study, a cocktail composed of four bacteriophages with therapeutic potential was developed and evaluated for the control of Klebsiella pneumoniae, an opportunistic bacterium of great clinical and veterinary importance, frequently associated with multidrug resistance and outbreaks in intensive livestock production systems, especially in swine farming. The research focused on isolating phages active against the Klebsiella genus, with emphasis on K. pneumoniae strains isolated from pigs. Seven distinct phages were obtained from environmental samples, five of which showed lytic activity against different K. pneumoniae strains. Four phages with the most promising results in inhibiting bacterial growth and preventing biofilm formation were selected for biological characterization, including host range, plaque morphology, adsorption time, burst size, and thermal stability. The combination of these four phages resulted in a cocktail capable of suppressing K. pneumoniae growth in bacterial growth curves and preventing biofilm formation — both essential aspects for combating persistent infections in livestock environments. The efficacy of the cocktail was confirmed using an in vivo Galleria mellonella larvae model, showing survival rates above 90% under both prophylactic and coinfection conditions. Moreover, the treatment proved to be safe, with no signs of toxicity observed in the control larvae. The results highlight the potential of bacteriophages as viable and safe therapeutic alternatives in the face of the growing threat of antimicrobial resistance in animal production. This study provides a solid foundation for the development of phage-based products applicable in the field and paves the way for future validations in higher animal models, contributing to the advancement of more sustainable and effective strategies for controlling infections in pigs. Keywords: bacteriophages; Klebsiella pneumoniae; phage cocktail; pig farming; antimicrobial resistance.Item Seleção de linhagens evoluídas de Papiliotrema laurentii com maior taxa de consumo de glicerol por evolução adaptativa de laboratório(Universidade Federal de Viçosa, 2024-10-04) Souza, Ana Clara Nunes de; Silveira, Wendel Batista da; http://lattes.cnpq.br/6444705680143628Os combustíveis fósseis ainda são amplamente utilizados para suprir a crescente demanda energética contribuindo para a emissão de gases do efeito estufa. Sendo assim, é fundamental reduzir a comercialização desses combustíveis no intuito de mitigar os seus impactos negativos e intensificar esforços para ampliar a produção de biocombustíveis. O biodiesel, uma mistura de ésteres metílicos de ácidos graxos, é uma alternativa ao diesel de petróleo. Este biocombustível é produzido a partir da transesterificação de óleos, principalmente de origem vegetal, gerando glicerol como subproduto. Entretanto, a produção de óleo vegetal requer o emprego de terras cultiváveis, recursos hídricos e fertilizantes e, portanto, compete com a produção de alimentos. O biodiesel de terceira geração (3G) pode ser produzido a partir de óleo de leveduras oleaginosas. A utilização do subproduto glicerol para produção de óleo microbiano é uma alternativa promissora para estimular a produção de biodiesel 3G. A linhagem Papiliotrema laurentii UFV-1 é capaz de produzir altos teores de lipídios em meios de cultivo contendo glicose, xilose e lactose; todavia, ela não assimila eficientemente glicerol como fonte de carbono. Portanto, esse trabalho objetivou a seleção de linhagens de P. laurentii UFV-1 por evolução adaptativa em laboratório (Adaptive laboratory evolution - ALE) com maior captação de glicerol visando a produção de lipídios. Além disso, foi realizada a caracterização fisiológica das linhagens por meio da avaliação do crescimento em diferentes concentrações de glicerol e inibidores presentes na glicerina bruta, bem como a análise do fenótipo oleaginoso. A ALE foi utilizada como estratégia em duas fases, a primeira com transferências sucessivas de cultura de P. laurentii em meio SS2 modificado com glicerol e extrato de leveduras por 102 dias, e a segunda com transferências em meio mínimo YNB contendo glicerol como única fonte de carbono e energia por 48 dias. Após 102 dias, as linhagens evoluídas ALE-1, ALE-2 e ALE-3 apresentaram valores de velocidades específicas de crescimento em meio SS2 de 0,19 ± 0,00; 0,26 ± 0,01 e 0,22 ± 0,02 (h-1), respectivamente, superiores ao da parental [0,16 ± 0,01 (h-1)]. Com 150 dias de cultivo, os valores de velocidade de crescimento foram maiores do que em 102 dias, 0,28 ± 0,00; 0,25 ± 0,02 e 0,29 ± 0,01 (h-1) para ALE-1, ALE-2 e ALE-3, respectivamente. As linhagens evoluídas por 150 dias apresentaram consumo de aproximadamente 65 e 70% de glicerol após 5 e 7 dias, respectivamente. Também houve um aumento na produção de biomassa, principalmente para a linhagem ALE-2 (150 dias). Portanto, a estratégia de ALE em duas fases adotada neste trabalho levou ao aumento da capacidade de crescimento em glicerol das linhagens evoluídas. O perfil de crescimento das linhagens evoluídas em diferentes concentrações de glicerol foi similar. Na presença de metanol, observou-se um aumento do período da fase lag. Em geral, o efeito inibitório do cloreto de sódio foi o mais evidente a partir da concentração de 20 g/L. O fenótipo oleaginoso foi avaliado em meios de cultivo SS2 contendo glicerol e glicose como fontes de carbono, com a razão C/N de 100/1. Nos cultivos em SS2 modificado com 30 g/L de glicerol, ALE-2 apresentou um maior rendimento de biomassa. Contudo, as linhagens evoluídas não apresentaram o fenótipo oleaginoso em glicerol e glicose, indicando que o aumento da capacidade de assimilação de glicerol foi acompanhado por um importante trade-off. Portanto, a ALE levou a mudanças no metabolismo de carbono das linhagens evoluídas que resultaram na perda do fenótipo oleaginoso. Dentre as linhagens evoluídas, a ALE-2 apresentou os maiores parâmetros de produção de lipídios. Palavras-chave: metabolismo de glicerol; leveduras oleaginosas; biodiesel.Item Desenvolvimento de nanomateriais aplicáveis ao controle de bactérias resistentes de interesse clínico e agropecuário(Universidade Federal de Viçosa, 2025-05-06) Silva, Thiago Rodrigues da; Totola, Marcos Rogerio; http://lattes.cnpq.br/4999408062069202Item Streptomyces spp.: estudo do mecanismo de ação contra Meloidogyne javanica e Pratylenchus brachyurus(Universidade Federal de Viçosa, 2025-03-07) Souza, Bruno Jhosef Freires de; Bazzolli, Denise Mara Soares; http://lattes.cnpq.br/6451133921943582Item Explorando o potencial genético de rizóbios: uma abordagem sobre Elementos Integrativos e Conjugativos (ICEs) e Elementos Mobilizáveis Integrativos (IMEs)(Universidade Federal de Viçosa, 2025-05-16) Lima, Luiza Maria Oliveira de; Santana, Mateus Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0967945074770205A demanda por fertilizantes, representa um dos maiores desafios globais devido ao alto custo e potencial de contaminação ambiental, impactando negativamente a agricultura e colocando em risco a segurança alimentar mundial. Por outro lado, prevê-se que a produção agrícola precise aumentar 60% até 2050 para atender a crescente demanda, o que torna urgente o desenvolvimento de soluções sustentáveis. Neste contexto, a biotecnologia agrícola, com ênfase no uso de microrganismos promotores de crescimento de planta, surge como uma abordagem promissora, por serem ecologicamente sustentável com baixo impacto ambiental. Os Elementos Integrativos e Conjugativos (ICEs) e os Elementos Mobilizáveis e Integrativos (IMEs) nos genomas de rizóbios, especialmente da família Rhizobiaceae, apresentam um repertório de genes acessórios com potencial para promover o crescimento vegetal, hipótese investigada por meio de análises in silico que incluíram a caracterização de ICEs e IMEs em genomas bacterianos. Os ICEs, elementos genéticos móveis capazes de realizar transferência horizontal de genes por conjugação, emergem como candidatos promissores para o desenvolvimento de bioinoculantes eficientes e bioprodutos agrícolas sustentáveis. Nossas análises in silico fornecem indícios iniciais de que esses elementos podem abrigar genes com funções relevantes, mas sua efetividade prática dependerá de validações experimentais em estudos futuros. Neste trabalho, 568 genomas completos de rizóbios foram investigados quanto à presença de ICEs e IMEs, utilizando softwares como ICEfinder, OriTfinder, CONJScan e Geneious Prime. Foram identificados 329 ICEs putativos, cuja localização cromossômica foi confirmada e cuja presença de componentes essenciais, como o sistema de secreção do tipo IV (T4SS) foi analisada. Os resultados revelam uma distribuição variada dos ICEs e IMEs entre os gêneros, com destaque para Bradyrhizobium, onde foi identificado o maior número de ICEs (173), seguido por Agrobacterium (51) e Rhizobium (33). Os resultados indicaram que as bactérias estudadas apresentam alta ocorrência de ICEs e IMEs, com diversidade notável entre gêneros e espécies, especialmente no gênero Bradyrhizobium que possui uma maior diversidade de genes cargo, o que pode contribuir para sua adaptabilidade em diferentes ecossistemas.Palavras-chave: conjugação genômica; mobiloma; promoção de crescimento vegetal.Item Etiologia da podridão radicular e basal do caule da macaúba e potencial de fungos endofíticos radiculares no controle biológico da doença, com ênfase no estudo taxonômico de Dark septate endophytes (DSE)(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-25) Oliveira, Jaqueline Aparecida de; Pereira, Olinto Liparini; http://lattes.cnpq.br/7708215129316107Acrocomia aculeata é uma palmeira nativa da América do Sul e Central, com grande ocorrência no Cerrado. Essa planta pode produzir até 5-6 ton/ha de óleo a partir do fruto. Na última década, houve forte expansão do cultivo, especialmente no estado de Minas Gerais, consequência da demanda por matérias-primas que atendam a indústria de biocombustíveis. Um dos principais entraves para a produção da macaúba é a inexistência de estratégias de manejo bem definidas e de produtos específicos para a cultura, que garantam seu pleno desempenho no campo, mesmo sob as condições de estresse biótico e abiótico. O estabelecimento de planos de manejo mais eficientes passa pela elucidação da etiologia de doenças ainda desconhecidas que afetam a cultura. Paralelo a isso, estratégias sustentáveis para controle de agentes causais de doenças e promoção de crescimento da planta são ainda pouco exploradas nesta cultura. O objetivo da presente tese foi realizar o estudo de fungos endofíticos radiculares associados a macaúba e verificar seu potencial de aplicação no controle do principal agente causal da doença que afeta mudas da palmeira. Para isso, inicialmente foi elucidada a etiologia da podridão radicular e basal do caule que afeta mudas de macaúba em viveiros comerciais. Após, um estudo do potencial de uso dos fungos endofíticos radiculares associados a plantas sadias de macaúba no controle biológico de oomicetos foi conduzido. Em seguida, duas novas espécies e um novo gênero de fungos do tipo Dark septate endophytes (DSE) encontrados nas raízes sadias de macaúba foram descritos. E por fim, uma revisão sobre os fungos DSE encontrados em associação com a macaúba (e já relatados em outras culturas) é apresentada, destacando as características singulares destes fungos e os desafios e oportunidades de seu estudo. Esta tese faz parte da busca constante por compreender mais afundo todos os aspectos relacionados a cultura da macaúba. Além disso, traz insigths importantes sobre os potenciais usos de tecnologias biológicas a base de fungos que poderão ser aplicadas futuramente nos cultivos agrícolas. Palavras-chave: sustentabilidade Acrocomia aculeata; bioinsumos; novos taxa; oomicetos.