Biocontrole de Fusarium verticillioides em milho e sorgo com bactérias dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas

Marins, Mikaely Sousa

Biocontrole de Fusarium verticillioides em milho e sorgo com bactérias dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas

dc.contributor.advisor	Pfenning, Ludwig Heinrich
dc.contributor.co-advisor	Cota, Christiane Abreu de Oliveira-Paiva Luciano Viana
dc.contributor.referee	Medeiros, Flávio Henrique Vasconcelos de
dc.contributor.referee	Paiva, Luciano Vilela
dc.contributor.referee	Paiva, Christiane Abreu Oliveira
dc.contributor.referee	Cota, Luciano Viana
dc.creator	Marins, Mikaely Sousa
dc.creator.Lattes	5111806053318846
dc.creator.Lattes	http://lattes.cnpq.br/5111806053318846
dc.creator.orcid	https://orcid.org/0000-0002-3508-8204
dc.date.accessioned	2026-05-06T16:09:14Z
dc.date.issued	2025-08-12
dc.description.abstract	Bacteria from the genera Bacillus, Paenibacillus, and Pseudomonas are widely recognized as potential biological control agents. They suppress pathogens, induce systemic resistance, and promote plant growth through the production of lipopeptide, enzymes, volatile organic compounds (VOCs), and phytohormones. Fusarium verticillioides is known as the etiological agent of stalk and ear rot in crops such as maize and sorghum. This study aimed to elucidate the mechanisms employed by selected bacterial strains as biological control agents, focusing on both direct interactions, such as VOC-mediated antagonism, and indirect interactions involving induction of systemic resistance in host plants. The first chapter presents a comprehensive literature review on plant-microbe interactions, emphasizing biological control mechanisms and the pathogenicity of F. verticillioides to provide context and theoretical foundation for the work. The second chapter investigates the effects of VOCs emitted by Bacillus, Paenibacillus, and Pseudomonas strains on the mycelial growth of F. verticillioides in vitro, as well as their influence on the growth of Arabidopsis thaliana. Significant fungal growth inhibition and stimulation of plant development were observed, alongside volatilome profiling of the bacterial strains. The third chapter evaluates the capacity of B. velezensis CNPMS-22 and P. ottowii LIS04 to promote growth and induce defense responses in maize and sorghum seedlings under both pathogen co-inoculation and separated hydroponic systems, through expression analysis of defense- and growth-related marker genes. The fourth chapter details the genome sequencing and comparative genomic analysis of P. ottowii LIS03, revealing high genomic plasticity, the presence of unique genes, and an extensive repertoire of gene clusters for the biosynthesis of secondary metabolites, such as siderophores, polyketides, and antimicrobials. Overall, the results broaden the understanding of the multifactorial mechanisms involved in the biological control of F. verticillioides and provide scientific and genomic foundations for the development of more efficient and sustainable bioinputs for agriculture.
dc.description.acaoclimatica	2. Uso sustentável da água e do solo
dc.description.areastematicasdaextensao	Meio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensao	Saúde
dc.description.areastematicasdaextensao	Tecnologia e produção
dc.description.concentration	Microbiologia Agrícola
dc.description.notes	Arquivo retido a pedido da autoria, até maio de 2027.
dc.description.ods	ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.ods	ODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.researchLine	Ecologia, genética e fisiologia de microrganismos
dc.description.resumo	Bactérias dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas são amplamente reconhecidas como potenciais agentes de controle biológico. Estas bactérias atuam na supressão de fitopatógenos, indução de resistência sistêmica e promoção do crescimento vegetal por meio da produção de metabólitos lipopeptídicos, enzimas, compostos orgânicos voláteis (COVs) e hormônios vegetais. Fusarium verticillioides é conhecido como agente etiológico da podridão do colmo e da espiga em culturas como milho e sorgo. Esse estudo teve como objetivo compreender os mecanismos de ação de cepas bacterianas previamente selecionadas como agentes de controle biológico, com foco em interações diretas, como a produção de compostos orgânicos voláteis (COVs), e indiretas, como a indução de resistência sistêmica em plantas. No primeiro capítulo, apresenta-se o estado da arte sobre as interações planta-microrganismo, com ênfase nos mecanismos de controle biológico e na patogenicidade de F. verticillioides, a fim de contextualizar e fundamentar o desenvolvimento do trabalho. No segundo capítulo, investigouse o efeito de COVs emitidos por cepas dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas sobre o crescimento micelial de F. verticillioides in vitro, bem como sua influência no crescimento de Arabidopsis thaliana. Observou-se significativa inibição fúngica e estímulo ao crescimento vegetal, além da caracterização do volatiloma das cepas. No terceiro capítulo, avaliou-se a capacidade de B. velezensis e P. ottowii em promover crescimento e induzir respostas de defesa em plântulas de milho e sorgo. Esse efeito foi avaliado tanto em condições de coocorrência com o patógeno quanto em sistemas sem contato direto, por meio da análise da expressão gênica de marcadores relacionados à defesa e ao crescimento vegetal. O quarto capítulo apresenta o sequenciamento e a análise genômica comparativa da cepa P. ottowii LIS03, revelando grande plasticidade genômica, presença de genes exclusivos e um extenso repertório de clusters de genes para biossíntese de metabólitos secundários, como sideróforos, poliquetídeos e antimicrobianos. De forma integrada, os resultados ampliam a compreensão dos mecanismos multifatoriais envolvidos no controle biológico de F. verticillioides e fornecem bases científicas e genômicas para o desenvolvimento de bioinsumos mais eficientes e sustentáveis para a agricultura
dc.description.sponsorship	Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.tipodeimpacto	Tecnológico
dc.description.tipodeimpacto	Econômicos
dc.identifier.citation	MARINS, Mikaely Sousa. Biocontrole de Fusarium verticillioides em milho e sorgo com bactérias dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas. 2026. 132 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.uri	https://repositorio.ufla.br/handle/1/60726
dc.language.iso	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal de Lavras
dc.publisher.college	Instituto de Ciências Naturais (ICN)
dc.publisher.country	brasil
dc.publisher.department	Departamento de Biologia
dc.publisher.initials	UFLA
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola
dc.rights	Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil	en
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
dc.subject	Controle biológico
dc.subject	Indução de resistência sistêmica
dc.subject	Compostos orgânicos voláteis
dc.subject	Bacillus
dc.subject	Paenibacillus
dc.subject	Genômica comparativa
dc.subject	Biological control
dc.subject	Volatile organic compounds
dc.subject	Induction of systemic resistance
dc.subject	Comparative genomics
dc.subject.cnpq	Microbiologia Agrícola
dc.title	Biocontrole de Fusarium verticillioides em milho e sorgo com bactérias dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas
dc.title.alternative	Biocontrole de Fusarium verticillioides em milho e sorgo com bactérias dos gêneros Bacillus, Paenibacillus e Pseudomonas
dc.type	tese