Determinação da rota metabólica de produção de ácido indolacético e identificação de genes de biossíntese em Rhizobium tropici CIAT 899 e Rhizobium freirei PRF81
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Resumo: Rhizobium tropici e Rhizobium freirei são espécies diazotróficas, conhecidas por promoverem o crescimento do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L) Uma das características mais marcantes da da interação entre rizóbios e legumionsas é a formação de estruturas diferenciadas nas raízes das plantas hospedeiras, os nódulos, que são órgãos especializados na troca de nutrientes entre as bactérias e a raiz maximizando os benefícios da fixação biológica de nitrogênio (FBN) A formação de nódulos é uma relação simbiótica que envolve uma troca de sinais moleculares entre a planta e bactéria, entre os quais encontram-se flavonoides e hormônios vegetais O ácido-3-indolacético (AIA) é um hormônio vegetal que desempenha um papel crucial no processo de biogênese destas estruturas Embora o mecanismo de ação e regulação de alguns sinais moleculares, como os flavonoides, tenham sido amplamente revisados e estudados, o mecanismo de ação e regulação de AIA ainda é pouco compreendido Devido à importância deste fitohormônio no estabelecimento de relações simbióticas entre rizóbios e leguminosas, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de auxinas e identificar as vias de biossíntese e os prováveis genes envolvidos na produção deste fitohormonio em R tropici CIAT 899 e R freirei PRF 81 Para isto, foram utilizados métodos colorimétricos (Salkowski) e análise por cromatografia líquida de ultra performance tandem espectrometria de massa (UPLC-MS) Ainda, genes de biossíntese de AIA foram identificados por meio de análises in silico dos genomas destas estirpes e a expressão destes genes foi avaliada por RT-qPCR na estirpe CIAT 899 Os resultados destas análises revelaram diferenças marcantes entre as estirpes CIAT 899 e PRF 81 quanto capacidade de produção de auxinas CIAT 899 foi mais eficiente e produziu aproximadamente 6% mais auxinas que PRF 81 A produção em ambas as estirpes foi regulada negativamente na presença de N assimilável, sendo o efeito mais pronunciado na presença de amônia que reduziu a produção em até 12x na estirpe CIAT 899 A amônia é principal produto da FBN e age como o principal regulador nas etapas finais de simbiose e nas reações envolvidas com a FBN, reforçando a importância da elucidação do papel do AIA nestes processos Além disso, foi determinado que o ácido-3-indol pirúvico (IPyA) é o principal intermediário da biossíntese de AIA nestas bactérias, visto que no perfil metabólico obtido por UPLC/MS foi detectado AIA, IPyA e indol-3-lactato (produto da redução do IPyA) Análises in silico identificaram genes com alta similaridade e conservação estrutural com genes já validados experimentalmente pertencentes a via do IPyA tanto no genoma da estirpe CIAT 899 quanto na PRF 81 Contudo, não foram observadas grandes diferenças que pudessem explicar os fenótipos contrastantes destas estirpes com relação a capacidade de biossíntese de AIA As análises de expressão por RT-qPCR mostraram que estes genes foram induzidos por triptofano na estirpe CIAT 899, sugerindo uma possível função no metabolismo de triptofano e síntese de AIA via IPyA
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Palavras-chave
Rizóbio, Auxina, Hormônios vegetais, Genética, Expressão, Rhizobium, Auxin, Plant hormones, Microbial genetics