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Título: Endophytic microorganisms: identification, prospection of functional genes for promoting growth and biological control of diseases in common beans
Título(s) alternativo(s): Microrganismos endofíticos: identificação, prospecção de genes funcionais para promoção de crescimento e controle biológico de doenças em feijão comum
Autor : Cardoso, Raysa Marques
Lattes: http://lattes.cnpq.br/4423563702003151
Primeiro orientador: Moreira, Fátima Maria de Souza
Primeiro coorientador: Cardoso, Patricia Gomes
Primeiro membro da banca: Jesus, Ederson Da Conceição
Segundo membro da banca: Medeiros, Flavio Henrique Vasconcelos de
Terceiro membro da banca: Souza, Jorge Teodoro de
Quarto membro da banca: Pylro, Victor Satler
Quinto membro da banca: Bettiol, Wagner
Palavras-chave: Paenibacillus peoriae
Pseudomonas sp.
Induratia coffeana
Co-inoculação
Metabólitos secundários
Genoma mining
Co-inoculation
Secondary metabolites
Data da publicação: 11-Out-2024
Agência(s) de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: CARDOSO, Raysa Marques. Endophytic microorganisms: identification, prospection of functional genes for promoting growth and biological control of diseases in common beans. 2024. 145 p. Tese (Doutorado em Ciências do Solo) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Resumo: O feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) é uma cultura de grande importância econômica e social no Brasil. Um dos desafios enfrentados é o surgimento de doenças causadas por fungos fitopatogênicos, como Colletotrichum lindemuthianum, Sclerotinia sclerotiorum, Pseudocercospora griseola e Rhizoctonia solani, que causam antracnose, mofo branco, mancha angular e tombamento, reduzindo a produtividade e a qualidade dos grãos. O controle biológico com microrganismos benéficos tem reduzido efetivamente esses patógenos, diminuindo a necessidade de fungicidas químicos. O estudo dos genomas de bactérias endofíticas envolvidas no controle biológico promete descobrir novas moléculas e aprofundar o conhecimento, contribuindo para a biotecnologia agrícola. Este estudo teve como objetivo avaliar estirpes de bactérias endofíticas de diferentes espécies quanto ao seu potencial no controle biológico de doenças fúngicas do feijão, relacionando-o ao conteúdo genético em seus genomas. O DNA das estirpes de Pseudomonas UFLA 02-281, UFLA02-293 e UFLA03-18 foi extraído para sequenciamento do genoma. A classificação em nível de espécie foi realizada calculando a ANI (Identidade Nucleotídica Média), considerando valores abaixo de 96% indicativos de novas espécies. Foi realizada a análise funcional dos genomas dessas estirpes e da estirpe UFLA03- 10, previamente classificada como Paenibacillus peoriae. As estirpes UFLA 02-281, UFLA02- 293, UFLA03-18 e UFLA03-10 foram testadas in vitro para observar o antagonismo com cepas dos fungos Colletotrichum lindemuthianum, Sclerotinia sclerotiorum, Pseudocercospora griseola e Rhizoctonia solani, e in vivo para avaliar o controle dessas cepas sobre antracnose, mofo branco, mancha angular e tombamento, inoculadas isoladamente e co-inoculadas com o fungo CML4019 (Induratia coffeanna). A estirpe UFLA 02-281 foi classificada como Pseudomonas xanthosomatis, UFLA 02-293 como Pseudomonas cremoris e UFLA 03-18 como Pseudomonas bananamidigenes. Genes relacionados à promoção do crescimento de plantas e ao controle biológico de doenças foram detectados nas quatro cepas bacterianas, como genes ligados à produção de metabólitos antimicrobianos, como bce, hcn, toxA, kinB, e indução de resistência, como butA, metN, dacA, para controle biológico, e genes relacionados à produção de hormônios, como os genes dos grupos trpA, trpB, ald e ydcU, e metabolismo de nutrientes, como os genes pst, pho, fix, glnA, nit, entre outros, que promovem o crescimento das plantas. Ensaios in vitro e in vivo mostraram que, entre as estirpes bacterianas estudadas, UFLA03-10 controlou mais eficientemente os fungos e as doenças. O fungo endofítico inoculado isoladamente, CML4019, controlou a doença, especialmente em ensaios que avaliaram o tombamento e a antracnose. Entre as co-inoculações, UFLA02-281 + CML4019 mostrou resultados favoráveis em pelo menos uma das cultivares avaliadas nos quatro ensaios in vivo. Os resultados dos testes in vitro e in vivo mostraram que, quando inoculadas ou co- inoculadas, essas estirpes apresentaram resultados promissores no controle de doenças causadas por fungos. Esses resultados mostram que as estirpes avaliadas neste estudo têm potencial para serem usadas como agentes de controle biológico em sistemas agrícolas.
Abstract: The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is a crop of great economic and social importance in Brazil. One of the challenges faced is the emergence of diseases caused by phytopathogenic fungi, such as Colletotrichum lindemuthianum, Sclerotinia sclerotiorum, Pseudocercospora griseola, and Rhizoctonia solani, which cause anthracnose, white mold, angular leaf spot, and damping-off, reducing grain productivity and quality. Biological control with beneficial microorganisms has effectively reduced these pathogens, decreasing the need for chemical fungicides. The study of genomes of endophytic bacteria involved in biological control promises to discover new molecules and deepen knowledge, contributing to agricultural biotechnology. This study aimed to evaluate strains of endophytic bacteria of different species for their potential in the biological control of bean fungal diseases, relating it to the genetic content in their genomes. The DNA of Pseudomonas strains UFLA 02-281, UFLA02-293, and UFLA03-18 was extracted for genome sequencing. The species-level classification was performed by calculating the ANI (Average Nucleotide Identity), considering values below 96% indicative of new species. Functional analysis of the genomes of these strains and strain UFLA03-10, previously classified as Paenibacillus peoriae, was conducted. Strains UFLA 02- 281, UFLA02-293, UFLA03-18, and UFLA03-10 were tested in vitro to observe antagonism with strains of the fungi Colletotrichum lindemuthianum, Sclerotinia sclerotiorum, Pseudocercospora griseola, and Rhizoctonia solani, and in vivo to assess the control of these strains on anthracnose, white mold, angular leaf spot, and damping-off, inoculated alone and co-inoculated with the fungus CML4019 (Induratia coffeanna). Strain UFLA 02-281 was classified as Pseudomonas xanthosomatis, UFLA 02-293 as Pseudomonas cremoris and UFLA 03-18 as Pseudomonas bananamidigenes. Genes related to plant growth promotion and biological control of diseases were detected in all four bacterial strains, as genes linked to the production of antimicrobial metabolites such as bce, hcn, toxA, kinB and induction of resistance such as butA, metN, dacA for biological control, and genes related to the production of hormones such as the genes of the trpA, trpB, ald, and ydcU and nutrient metabolism such as the genes pst, pho, fix, glnA, nit among others, which promote plant growth. In vitro and in vivo assays showed that among the bacterial strains studied, UFLA03-10 controled more efficiently the fungi and deseases. The endophytic fungus inoculated alone, CML4019, controlled the disease, especially in assays evaluating damping-off and anthracnose. Among the co- inoculations, UFLA02-281 + CML4019 showed favorable results in at least one of the cultivars evaluated in the four in vivo assays. The results of in vitro and in vivo tests showed that when inoculated or co-inoculated, these strains showed promising results in controlling diseases caused by fungi. These results show that the strains evaluated in this study have the potential to be used as biological control agents in agricultural systems.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido do(a) autor(a), até outubro de 2025.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59564
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: eng
Aparece nas coleções:DAE - Administração - Doutorado (Teses)

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