Navegando por Autor "Helene, Luisa Caroline Ferraz"
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Item Análise polifásica de estirpes brasileiras de beta-rizóbios do gênero ParaburkholderiaPaulitsch, Fabiane; Hungria, Mariangela [Orientador]; Batista, Jesiane Stefânia da Silva; Reis Junior, Fábio Bueno dos; Helene, Luisa Caroline Ferraz; Ribeiro, Renan AugustoResumo: Um grupo restrito de bactérias diazotróficas presentes no solo é capaz de realizar simbiose com plantas da familia Fabaceae, levando à formação de nódulos radiculares, especializados no processo de Fixação Biológica do Nitrogênio (FBN) Esses microrganismos são coletivamente chamados de rizóbios e estão presentes nas classes Alfa e Betaproteobacteria Dentre as Betaproteobacterias, o gênero Paraburkholderia se destaca pela sua diversidade, encontrada especialmente no Brasil e na África do Sul No sentido de melhor compreender a diversidade e evolução de rizóbios do gênero Paraburkholderia, quatro estudos foram conduzidos Utilizando a taxonomia polifásica, foram descritas as novas espécies P guartelaensis (Estudo 1), P atlantica e P franconis (Estudo 2) A espécie P guartelaensis foi isolada de nódulos de Mimosa gymnas em uma região de ecótono entre a Mata Atlântica e o Cerrado As análises filogenéticas revelaram que as estirpes em estudo apresentam uma posição isolada em relação as outras espécies conhecidas do gênero: apresentou como espécies mais próximas P oxyphila na análise do 16S RNAr, compartilhando 98,7–98,9% de IN (identidade nucleotídica), e P nodosa Br3437T na análise de sequências multilocus (MLSA), apresentando menos de 95,7% de IN Análises comparativas baseadas em sequenciamento genômico resultaram em valores inferiores aos sugeridos para a delimitação de espécie, respaldando a descrição da nova espécie No mesmo sentido, o estudo 2 descreve as espécies P atlantica e P franconis, isoladas de solos da Mata Atlantica no estado do Rio de Janeiro, utilizando como plantas-iscas Mimosa pudica e Phaseolus vulgaris As estirpes de P atlantica apresentaram maior IN na filogenia do 16S RNAr (99,6%) e MLSA (96,5%) com P piptadeniae enquanto as estirpes de P franconis apresentaram como espécie mais próxima P tuberum, com IN de 99% e 96% nas filogenias do 16S RNAr e MLSA, respectivamente Nas análises genômicas, as estirpes de P atlantica e P franconis apresentaram os valores de 94,4% e 92,7% de identidade genômica com as espécies mais próximas O estudo 3 identificou simbiovares dentre as espécies de rizóbios do gênero Paraburkholderia Os genes simbióticos nodA, nodC e nifH foram submetidos à análises filogenéticas, revelando a presença de pelo menos cinco simbiovares distintos dentro do gênero Paraburkholderia, com alto suporte estatístico Os simbiovares sugeridos foram denominados como mimosae, atlantica, tropicalis, piptadeniae e africana Por fim, o estudo 4 tem como objetivo realizar uma revisão sobre Paraburkholderia nodulíferas com ênfase em estirpes brasileiras As informações foram relacionadas com a descoberta da capacidade de nodulação e FBN pelas bactérias desse gênero, o histórico taxônomico, a distribuição mundial das espécies, a presença de simbiovares, características filogenéticas, ecológicas e o potencial agrobiotecnológico Os referidos estudos demonstram que o Brasil é um rico reservatório de espécies nodulíferas de Paraburkholderia e nossos resultados contribuíram para compreensão das relações evolutivas dentre as espécies do gênero e com seus hospedeiros Por fim, os quatro estudos reforçam a grande diversidade genotípica e metabólica de rizóbios do gênero Paraburkholderia, em especial no Brasil, que pode ser considerado um importante centro de diversidade do gênero e fonte de bactérias com potenciais inovadoresItem Biodiversidade de bactérias isoladas de nódulos de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) cultivados em solos do Mato Grosso do Sul, Brasil(Universidade Estadual de Londrina, 2021-03-01) Moura, Fernanda Terezinha; Hungria, Mariangela; Ribeiro, Renan Augusto; Helene, Luisa Caroline FerrazResumo: Bactérias diazotróficas coletivamente chamadas de rizóbios podem se associar com leguminosas, como o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) e formar estruturas especializadas nas raízes, denominadas de nódulos, onde ocorre a conversão do nitrogênio atmosférico em amônia, em um processo conhecido como fixação biológica do nitrogênio (FBN). Contudo, a associação do feijoeiro com essas bactérias frequentemente apresenta baixa eficiência simbiótica. Apesar da importância da leguminosa, ainda é escasso o conhecimento sobre as espécies de rizóbios simbiontes do feijoeiro no Brasil, bem como de sua eficiência em fixar nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade e atividade nodulífera de rizóbios simbiontes de feijoeiro provenientes de 14 municípios do Mato Grosso do Sul, Brasil, compreendendo os três biomas do estado, Mata Atlântica, Cerrados e Pantanal. Foram realizadas a caracterização morfofisiológica, análise de perfil genômico por BOX-PCR, sequenciamento e análise filogenética dos genes 16S RNAr e do gene housekeeping glnII. Na análise de BOX-PCR em 82 estirpes, foi verificada alta diversidade genética, com um nível de similaridade final de apenas 18,68%; considerando o nível de similaridade de 70%, foram observados 12 grupos e 36 estirpes ocupando posições isoladas. Na análise do gene 16S RNAr de 54 estirpes representantes dos grupos encontrados por BOX-PCR, foram identificados 10 gêneros, sendo 37 “rizóbios clássicos” e Agrobacterium, sendo 09 no clado R. etli, 11 no clado R. tropici, 15 no gênero Agrobacterium spp., uma estirpe de Bradyrhizobium e uma de Mesorhizobium. As outras 17 estirpes não foram identificadas como rizóbios. Como o gene 16S RNAr é altamente conservado e, com frequência, incapaz de distinguir espécies intimamente relacionadas, prosseguiu-se com a análise do gene glnII, que foi bem sucedida em 34 estirpes e confirmou o posicionamento filogenético. De 37 estirpes de “rizóbios clássicos” e Agrobacterium avaliadas quanto à capacidade de fixação de nitrogênio, apenas 13 formaram nódulos, 06 do clado R. etli, 06 do clado R. tropici e uma de Agrobacterium; exceto por uma estirpe do clado R. etli, os nódulos foram eficientes em fixar nitrogênio. Os resultados obtidos indicam alta diversidade genética de bactérias capazes de nodular o feijoeiro no Estado do Mato Grosso do Sul, e que a promiscuidade da leguminosa, permitindo associações não eficientes, pode justificar as taxas baixas de contribuição do processo biológico na leguminosa, relatadas com frequência. Os resultados também confirmam o intrigante paradigma da função evolutiva da simbiose com o feijoeiro, altamente promíscua, capaz de associar com uma variedade de espécies de bactérias incapazes de reinfectar a leguminosa, ou que perdem facilmente a capacidade de nodular e fixar nitrogênio. Abstract: Diazotrophic bacteria collectively called rhizobia can associate with legumes such as common bean (Phaseolus vulgaris L.) and form specialized structures in the roots, called nodules, where the conversion of atmospheric nitrogen to ammonia occurs, in a process known as biological nitrogen fixation (BNF). However, the association of common bean with these bacteria often shows low symbiotic efficiency. Despite the importance of this legume, knowledge about the species of rhizobia symbionts of common bean in Brazil, as well as their efficiency in fixing nitrogen, is still scarce. The objective of this study was to evaluate the diversity and nodulation hability of rhizobia symbionts of common bean from 14 municipalities in Mato Grosso do Sul, Brazil, comprising the three biomes of the State, Atlantic Forest, Cerrados and Pantanal. For that, the morphophysiological characterization, genomic profile analysis by BOX-PCR, sequencing and phylogenetic analysis of the 16S RNAr genes and of the housekeeping glnII gene were performed. In the BOX-PCR analysis of 82 strains, high genetic diversity was verified, with a final similarity level of only 18.68%; considering the similarity level of 70%, 12 groups and 36 strains occupying isolated positions were observed. In the 16S RNAr gene analysis of 54 strains representative of the BOX-PCR groups, 10 genera were identified, being 37 of “classic rhizobia” and Agrobacterium, with 09 in the R. etli clade, 11 in the R. tropici clade, 15 in the Agrobacterium spp. genus, one Bradyrhizobium and one Mesorhizobium strain. The other 17 strains were not identified as rhizobia. As the 16S RNAr gene is highly conserved and often unable to distinguish closely related species, we proceeded with the analysis of the glnII gene, which was successful in 34 strains and confirmed their phylogenetic position. Of the 37 strains classified as “classic rhizobia” and Agrobacterium that were evaluated for nitrogen fixation capacity, only 13 formed nodules, 06 of the R. etli clade, 06 of the R. tropici clade and one of Agrobacterium; except for one strain of the R. etli clade, the nodules were efficient in fixing nitrogen. The results obtained indicate high genetic diversity of bacteria capable of nodulating common bean in the State of Mato Grosso do Sul, and that the promiscuity of the legume, allowing inefficient associations, may justify the low rates of contribution of the biological process in the legume frequently reported. The results also confirm the intriguing paradigm of the evolutionary function of the symbiosis with common bean, highly promiscuous, capable of associating with a variety of bacterial species that are incapable of reinfecting the legume, or that easily lose the ability to nodulate and fix nitrogen.Item Diversidade entre estirpes do gênero Bradyrhizobium avaliada por Multilocus Sequence Analysis (MLSA) e análise polifásicaHelene, Luisa Caroline Ferraz; Hungria, Mariangela [Orientador]; Ribeiro, Renan Augusto; Zilli, Jerri ÉdsonResumo: Bactérias simbióticas fixadoras de nitrogênio, também denominadas popularmente de rizóbios, têm grande relevância agronômica, pois fornecem quantidades significativas de nitrogênio para as plantas e colaboram para a recuperação de solos e ambientes degradados Nos últimos anos, com o avanço das técnicas moleculares, diversos trabalhos têm demonstrado que essas bactérias apresentam uma elevada diversidade genética, resultando em reclassificações taxonômicas e na descrição de novas espécies Apesar de o gene ribossomal 16S (16S RNAr) ainda ser utilizado em análises filogenéticas de procariotos, sua alta conservação não é capaz de revelar diferenças entre espécies de diversos gêneros, incluindo Bradyrhizobium Outras metodologias, como o MLSA (Multilocus Sequence Analysis), estão sendo utilizadas para elucidar esses casos, com bons resultados Neste trabalho, 15 estirpes de Bradyrhizobium sem posicionamento taxonômico claro foram utilizadas em estudos de filogenia e taxonomia com base na técnica de MLSA e análise polifásica Para isso, três genes housekeeping—glnII, gyrB e recA—foram sequenciados e suas sequências foram concatenadas e utilizadas para a construção de uma árvore filogenética Das 15 estirpes, sete agruparam com a espécie Bradyrhizobium pachyrhizi, enquanto as SEMIAS 6159, 645 e 648 ocuparam posições isoladas, e dois grupos (SEMIAS 6399 e 644, e SEMIAS 69, 6387 e 6428) não apresentaram similaridade filogenética com nenhuma espécie descrita Esses grupos merecem estudos mais detalhados, pois apresentam grande potencial de representarem espécies novas As estirpes SEMIA 69 (isolada de Centrosema pubescens), SEMIA 6387 e SEMIA 6428, (isoladas de Acacia spp) foram selecionadas para análises complementares, visando à descrição de uma nova espécie, tendo início um estudo polifásico (análises genéticas, fenotípicas e filogenéticas) O perfil de BOX-PCR agrupou as estirpes com mais de 73% de similaridade entre si, e inferiores a 66% com as espécies de Bradyrhizobium já descritas Os ácidos graxos identificados como principais na SEMIA 69 foram a fração molecular total 8 e a fração individual C19: ciclo ?8c A SEMIA 69 apresentou identidade nucleotídica média do genoma inferior a 91% com todas as estirpes tipo das espécies relacionadas O conteúdo G + C da SEMIA 69 foi determinado em 63,46% Os testes fenotípicos (fontes de carbono utilizadas, características morfológicas, condições de crescimento) foram congruentes entre as estirpes representantes da provável nova espécie Os resultados obtidos confirmam que a técnica de MLSA é eficiente para estudos filogenéticos de procariotos, mostrando ser uma ferramenta segura e rápida de análise da diversidade dos gêneros e identificação de possíveis novas espécies Os resultados suportam a descrição de uma nova espécie de BradyrhizobiumItem Estratégias de mitigação dos efeitos de restrição hídrica em sojaDuin, Vanessa Fogaça de Freitas; Nogueira, Marco Antonio [Orientador]; Helene, Luisa Caroline Ferraz; Pípolo, Antônio Eduardo; Batista, Jesiane Stefânia da Silva; Cerezini, PaulaResumo: A soja [Glycine max (L) Merril] é a principal cultura do agronegócio brasileiro e o país se destaca pelo uso da fixação biológica de nitrogênio (FBN) com estirpes de Bradyrhizobium spp para o suprimento de N à cultura No entanto, a seca prejudica o processo de FBN e, consequentemente, o desenvolvimento e rendimento de grãos Esse trabalho objetivou avaliar estratégias que reduzam o efeito da seca na soja pelo aumento da eficiência da FBN, seja por meio da interação entre genótipos de soja tolerantes à seca e estirpes de Bradyrhizobium, seja pela reaplicação de micronutrientes essenciais à FBN e reinoculação da soja após um período de seca Em condições hidropônicas em casa de vegetação, genótipos de soja melhorados para a tolerância à seca foram inoculados com estirpes de Bradyrhizobium, simulando-se exposição à seca pelo uso de polietilenoglicol 6 As respostas fisiológicas, bioquímicas e moleculares das plantas foram avaliadas para melhor compreensão dos efeitos da seca e identificar a interação planta-estirpe mais promissora para tolerância à escassez hídrica A inoculação da estirpe CNPSo 1448 no genótipo BRS 284 acarretou diminuição da abertura estomática, maior acúmulo de prolina nos nódulos e redução na atividade da superóxido dismutase (SOD) e maior expressão de genes envolvidos na proteção celular e enzimas do estresse oxidativo Para PI 471938, houve economia de água pela diminuição da abertura estomática e redução da transpiração, para BR14-476 houve aumento do teor de prolina, redução da atividade da catalase (CAT) na folha e redução da SOD nos nódulos A estirpe CNPSo 6 favoreceu um melhor desempenho na interação com os genótipos sob seca apresentando aumento do teor de prolina para BRS 284 e PI 471938, além do aumento da atividade enzimática no nódulo da PI 471938 Para BR14-476 houve aumento na taxa fotossintética e redução na temperatura foliar, com diminuição da CAT foliar e indução da expressão para todos os genes avaliados nos nódulos Assim, a combinação BR14-476 com a estirpe CNPSo 6 foi a mais eficaz na indução de respostas de defesa da planta ao déficit hídrico A campo, foram testados os efeitos da reaplicação de cobalto e molibdênio via foliar e reinoculação de Bradyrhizobium, Azospirillum brasilense e coinoculação de ambos na cultura de soja após período de seca O genótipo DM 6563 IPRO apresentou efeito negativo após reaplicação de CoMo no período vegetativo sob estiagem e a reinoculação não favoreceu uma melhor resposta após período de seca Para o genótipo BMX PONTA IPRO, que sofreu um menor período de seca, a reaplicação de CoMo favoreceu o aumento na produtividade, número de vagens e grãos, peso total de grãos e peso de cem grãos A reaplicação desses micronutrientes via foliar na fase inicial do estádio reprodutivo na cultura da soja pode favorecer um melhor desempenho da cultura após período de seca Portanto, a integração de estratégias de mitigação para alívio da seca é uma ação promissora na manutenção da fixação biológica de nitrogênio para o melhor enfrentamento da soja ao estresse hídricoItem Filogenia e taxonomia de estirpes do gêneros Bradyrhizobium e Mesorhizobium isoladas de solos do Brasil, África do Sul e AustráliaHelene, Luisa Caroline Ferraz; Hungria, Mariangela [Orientador]; Delamuta, Jakeline Renata Marçon; Ribeiro, Renan Augusto; Nogueira, Marco Antonio; Batista, Jesiane Stefânia da Silva; O'Hara, Graham [Coorientador]Resumo: O nitrogênio (N) interfere diretamente na produção agrícola e na nutrição animal e humana Com o aumento dos impactos ambientais, é de suma importância que tecnologias sustentáveis sejam empregadas para manter a qualidade da vida no planeta Terra Uma dessas tecnologias consiste no uso de inoculantes contendo microrganismos diazotróficos, alguns dos quais, conhecidos como rizóbios, são capazes de se associarem simbioticamente com algumas espécies de plantas, realizando o processo de fixação biológica do nitrogênio (FBN) Para que seja possível utilizar dos benefícios desse grupo de bactérias na produção de alimentos e recuperação de solos degradados, é necessário que haja uma extensiva gama de estudos que objetivam isolar, identificar e caracterizar cada estirpe, a fim de que sejam eleitas as com melhor desempenho para serem testadas e utilizadas em larga escala via aplicação como inoculantes Neste trabalho, três estudos utilizaram um conjunto de metodologias para avaliar a diversidade e caracterizar taxonomicamente grupos de rizóbios, bem como para testar a capacidade de nodulação e FBN em simbiose com diversas leguminosas No Estudo 1 foi realizada uma análise polifásica com duas estirpes (SEMIA 6399T e SEMIA 644) do gênero Bradyrhizobium isoladas de Deguelia costata (syn Lonchocarpus costatus), uma leguminosa nativa do Brasil utilizada para a produção de madeira Os resultados levaram à descrição da nova espécie Bradyrhizobium mercantei, e à publicação do genoma da estirpe tipo No Estudo 2 foi conduzida uma análise polifásica com quatro estirpes isoladas de amostras de solos da Mata Atlântica, utilizando como plantas-isca Phaseolus vulgaris e Mimosa pudica As quatro estirpes (CNPSo 314T, CNPSo 3235, CNPSo 3236 e CNPSo 3237) são representantes de uma nova espécie do gênero Mesorhizobium, denominada como Mesorhizobium atlanticum No Estudo 3, 18 estirpes isoladas de amostras de solos da Austrália Ocidental, utilizando diversas leguminosas como plantas-isca, e mais três estirpes provenientes de solos da África do Sul, isoladas de Glycine sp, foram analisadas com o objetivo de investigar a diversidade das estirpes As 21 estirpes são representantes do gênero Bradyrhizobium, havendo grande diversidade genética entre elas Sete grupos foram apontados como possíveis novas espécies, enquanto as demais estirpes são representantes de espécies já descritas Os três estudos contribuem para um melhor entendimento sobre a diversidade dos rizóbios, indicando que ainda é necessário conduzir vários estudos para elucidar essa diversidade em solos tropicaisItem Taxonomia bacteriana na era genômica e a descrição de dez novas espécies de BradyrhizobiumKlepa, Milena Serenato; Hungria, Mariangela [Orientador]; Batista, Jesiane Stefânia da Silva; Nogueira, Marco Antonio; Ribeiro, Renan Augusto; Helene, Luisa Caroline FerrazResumo: Os rizóbios são bactérias amplamente difundidas nos solos e contribuem significativamente para o aporte de nitrogênio em ambientes naturais e agrícolas pela simbiose com plantas leguminosas No entanto, a magnitude da diversidade desses microrganismos, juntamente com suas propriedades metabólicas e evolutivas, ainda está longe de ser totalmente decifrada Identificar, classificar e nomear bactérias seguindo critérios específicos é tarefa da taxonomia, uma ciência que é realizada desde a década de 187, mas que tem sido revolucionada com o progresso tecnológico Os objetivos deste trabalho foram estudar como a taxonomia bacteriana evoluiu e as implicações na taxonomia de rizóbios, além da descrição de dez novas espécies de Bradyhrizobium, um gênero amplamente conhecido pela interação bem-sucedida com a soja, além de várias outras espécies de leguminosas, particularmente nos trópicos O capítulo I se refere a uma revisão bibliográfica na qual são detalhados os caminhos que a taxonomia bacteriana percorreu até chegar à era genômica São abordados ainda os requisitos necessários para a descrição de novas espécies bacterianas, desde as técnicas comumente utilizadas, até as regras estabelecidas por comitês de taxonomia bacteriana Para finalizar, analisa-se como isso impactou no número de espécies bacterianas e na compreensão da diversidade e evolução dos rizóbios Os capítulos II, III e IV envolvem a descrição de dez novas espécies de Bradyrhizobium, nomeadas como B archetypum, B australiense, B murdochi, B agreste, B diversitatis, B glycinis, B australafricanum, B cenepequi, B hereditatis e B semiaridum, as quais foram isoladas de nódulos radiculares de leguminosas da Austrália e da África do Sul As estirpes estudadas foram diferenciadas das demais espécies do gênero por uma abordagem polifásica, incluindo aspectos filogenéticos, genômicos e fenotípicos Além disso, foi possível identificar a existência de três novos simbiovares no gênero, grupos de estirpes que podem se assemelhar por filogenia de genes simbióticos ou planta hospedeira, os quais foram nomeados como sv cenepequi, sv glycinis, e sv cajani, de acordo com o nome da espécie da estirpe que ocupava a posição central no ramo da filogenia dos genes de nodulação nodC e de fixação de nitrogênio nifH O primeiro capítulo revela a importância da taxonomia bacteriana como uma ciência colaborativa e dinâmica, que vem sendo alterada com o passar do tempo Além disso, a reunião de informações acerca da taxonomia bacteriana e descrição de novas espécies podem servir como um guia para microbiologistas e taxonomistas Os resultados obtidos nos capítulos II, III e IV, contribuem com informações sobre a diversidade do gênero Bradyrhizobium, mais especificamente, sobre aspectos metabólicos, evolutivos e genômicos Destaca-se a importância de tais estudos na microbiologia do solo para a compreensão de quem são os habitantes do solo, a sua variabilidade genética, seus aspectos evolutivos e quais interações realizam, de modo a revelar estirpes que possam ser exploradas biotecnologicamente