Arqueias e bactérias extremófilas associadas a Atriplex nummularia e potencial de uso na mitigação do estresse salino

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ventura, João Paulo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Haladaptatus; Kushneria; Archaea; Estresse salino; Extremófilos; Extremophilic; Microbioma; Microbiome; Salt stress
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-10012025-115433/

A salinização do solo é um problema grave que afeta a produção agrícola globalmente, reduzindo drasticamente a área de terras cultiváveis. Estratégias de mitigação e recuperação dessas áreas são essenciais para garantir a produção de alimentos diante das mudanças climáticas. Plantas halofíticas, como Atriplex numulária, são uma opção para remediar áreas salinizadas, mas sua utilização é limitada. Adicionalmente, a exploração de microrganismos benéficos adaptados a ambientes salinos surge como uma abordagem promissora para induzir tolerância ao estresse em plantas. Este estudo explorou o microbioma da A. nummularia sob condições de irrigação salina e não salina para identificar microrganismos extremófilos capazes de induzir tolerância ao estresse salino. Foram identificados microrganismos dos gêneros Kushneria (filosfera) e Haladaptatus (rizosfera) através de análises de microbioma utilizando o gene RNAr 16S. Esses microrganismos foram isolados e inoculados no solo para verificar seu potencial na indução de tolerância ao estresse salino. Observou-se que as linhagens foram capazes de induzir tolerância à salinidade significativamente (p<0.05) em condições de alta e moderada dosagem de NaCl, melhorando a resposta fotossintética, a regulação osmótica e genética em plantas sob irrigação salina. Além disso foi verificado que as arqueias se estabeleceram no solo com o aumento da salinidade. Para compreender as respostas da planta à inoculação, foi avaliado o aumento da biomassa foliar e radicular, o acúmulo de minerais (sódio e potássio), a resposta hormonal (ácido indol acético e ácido abscísico), indução na expressão de genes responsivos e a modulação da comunidade microbiana rizosférica. As inoculações induziram a expressão de genes responsivos ao estresse, como ZmPIP1-1, ZmPIP2-5, ZmAN13, ZmCPK11, ZmPP2C, cAPX e ZmLea3, envolvidos no transporte de água, resposta antioxidante e sinalização hormonal. A análise de expressão gênica via RT-qPCR revelou variações significativas entre os tratamentos, com a inoculação da cepa CMAA 1911 (Haloadaptatus sp.) e co-inoculação das cepas CMAA 1911+AFS703 (Kushneria sp. e Haladaptatus sp.) mostrando maior eficácia. A análise do microbioma rizosférico indicou que a inoculação alterou positivamente a composição e diversidade microbiana, destacando sua importância na tolerância ao estresse salino. Também foi verificado um aumento dos níveis de osmólitos osmoprotetores, como betaína e prolina, nas raízes e folhas, auxiliando as plantas a lidar com o estresse osmótico. A quantificação dos elementos Ca, Mg, K e Na demonstrou que os tratamentos combinados reduziram os níveis de Na e consequentemente, aumentaram os níveis de K nas folhas, essencial para o equilíbrio osmótico e homeostase celular sob condições de salinidade. Alterações na produção dos fitohormônios ABA e AIA indicaram que a inoculação moderou a resposta de estresse e promoveu o crescimento das plantas. Os resultados deste estudo demonstram que a inoculação microbiana pode induzir respostas adaptativas benéficas em plantas de milho sob estresse salino. Este estudo reporta, pela primeira vez, a eficácia da inoculação de arqueias halofílicas na indução de tolerância ao estresse salino em plantas de milho, destacando o papel fundamental desses microrganismos na mitigação dos efeitos da salinização do solo. Futuros estudos devem focar em entender melhor os mecanismos moleculares subjacentes e explorar a aplicação prática desses microrganismos em diferentes culturas e condições ambientais, promovendo uma agricultura mais resiliente e sustentável diante das mudanças climáticas.