Dinâmica da comunidade bacteriana da rizosfera de trigo durante a infecção por Bipolaris sorokiniana

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Faria, Mírian Rabelo de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Interação planta patógeno; Microbioma bacteriano; Proteção de plantas; Plant-pathogen interaction; Bacterial microbiome; Plant protection
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/193147

A comunidade microbiana da rizosfera desempenha várias funções, dentre elas a proteção de plantas. Abordagens sustentáveis vêm sendo exploradas utilizando o uso do microbioma da rizosfera para a proteção de plantas com intuito de reduzir os efeitos deletérios da agricultura intensiva. O objetivo do trabalho foi avaliar a dinâmica da comunidade bacteriana na rizosfera de genótipos de trigo, resistentes e suscetíveis a Bipolaris sorokiniana, fungo causador de podridão das raízes em trigo, ao longo de ciclos sucessivos de cultivo para identificar grupos bacterianos associados à supressão da doença. Esta hipótese foi testada avaliando a dinâmica da comunidade de rizobactérias durante a invasão do fungo B. sorokiniana na rizosfera de genótipos de trigo em monocultivo. Inicialmente foram avaliados 14 genótipos de trigo quanto à resistência ao patógeno. Os dois genótipos que apresentaram maior resistência (Frontana e IAC 5 Maringá) ou maior suscetibilidade (Karakilcik e Guamirim) a B. sorokiniana foram selecionados para avaliar a dinâmica das comunidades bacterianas da rizosfera em condições de plantio sucessivo sob a influência deste patógeno. Para isso, foram realizados cinco ciclos de cultivo dos quatro genótipos de trigo selecionadas em microcosmos. Em todos os ensaios a severidade da doença foi avaliada quatro semanas após a inoculação do patógeno, com auxílio de uma escala diagramática variando de 0 a 3. A comunidade rizobacteriana foi avaliada por meio de sequenciamento do fragmento do gene 16S RNAr e a dinâmica do patógeno foi avaliada utilizando qPCR. Os dados foram explorados por meio de análises multivariadas e de network. De maneira geral, os resultados indicaram aumento da progressão da doença nos genótipos resistentes Frontana e Karakilcik e redução nos níveis das doenças nos genótipos susceptíveis IAC 5 e Guamirim ao longo dos ciclos de cultivo. Separação das comunidades bacterianas durante os ciclos de cultivo para todos os genótipos, bem como entre os genótipos resistentes e suscetíveis foi observada. Ocorreu enriquecimento diferencial das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) na rizosfera dos genótipos de trigo mais contrastantes em relação à doença com maior número de táxons exclusivos observados nas plantas suscetíveis (Guamirim), no último ciclo de cultivo. Para estes genótipos, também foram observadas alterações no padrão de co-ocorrência entre os microrganismos. Como prova de conceito, após os cinco ciclos de cultivo, os genótipos mais contrastantes em relação ao progresso da doença (Frontana e Guamirim) foram selecionados para avaliação do efeito protetor da comunidade microbiana. O genótipo com maior índice de severidade da doença (Frontana) foi cultivado no solo previamente enriquecido com a sua própria rizosfera, no solo previamente cultivado como genótipo Guamirim e no bulk soil. Foi observada a redução da severidade da doença (53%) nas plantas do genótipo Frontana (resistente) cultivadas em solo enriquecido com a rizosfera do genótipo Guamirim (suscetível), indicando uma possível indução de supressividade neste solo promovida pelo genótipo susceptível. A análise de network revelou uma mudança na estrutura da comunidade por meio dos ciclos, enriquecendo as famílias bacterianas associadas à proteção das plantas e diferentes funções metabólicas, isto é, Chitinophagacea e Rhodospirillaceae, durante a indução da supressão da doença no solo. Os dados metabolômicos mostraram que, quando a rizosfera é invadida pelo patógeno, em solos cultivados em todos os ciclos, o número e a diversidade de compostos são maiores que na ausência do patógeno. Os resultados em conjunto sugerem que o processo de defesa à doença está correlacionado com o recrutamento de grupos bacterianos específicos na rizosfera desses genótipos. Compreender a reorganização da comunidade bacteriana contra os fitopatógenos pode auxiliar em estratégias de manipulação do microbioma e na seleção de microrganismos chave para melhorar o desempenho das plantas.