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Tipo documento: Tese
Título: Influência do mercúrio e hospedeiro na estrutura de comunidades de bactérias endofíticas e fitorremediação assistida por endófitos
Autor(es): Mello, Ivaní Souza
Orientador(a): Soares, Marcos Antônio
Coorientador: Macedo, Maria Ligia Rodrigues
Membro da Banca: Soares, Marcos Antônio
Membro da Banca: Girard, Pierre
Membro da Banca: Andrade, Ricardo Lopes Tortorela de
Membro da Banca: Pinheiro, Daniel Guariz
Membro da Banca: Almeida, Euziclei Gonzaga de
Resumo : Plantas crescendo em áreas contaminadas com metal tóxico frequentemente possuem mecanismos de resistência intrínsecos à espécie vegetal ou mediados pela associação simbiótica com microrganismos endofíticos. A funcionalidade e a diversidade da comunidade endofítica estão relacionadas à quantidade e ao tipo de contaminante edáfico. Na primeira parte desta tese, para caracterizar a influencia do mercúrio do solo na comunidade bacteriana endofítica, nós isolamos e identificamos bactérias das raízes de Aeschynomene fluminensis e Poligonum acuminatum. Os isolados foram caracterizados por morfo-genotipagem e identificados pelo sequenciamento do gene 16S rDNA. Traços funcionais importantes na indução do crescimento vegetal foram determinados, bem como a capacidade das linhagens em proteger o hospedeiro crescendo em substrato contendo mercúrio. Na segunda parte, 34 linhagens de bactérias foram selecionadas e os traços funcionais como multirresistência a outros metais-traço e antibióticos, a presença de plasmídeos e de genes envolvidos com a resistência ao mercúrio (merA e merB), foram avaliados afim de verificar a capacidade de bactérias endofíticas auxiliar a biorremediação do mercúrio diminuindo a toxidez ambiental do ambiente contaminado. A toxidez foi determinada em organismos modelos como sementes de alface, bulbos de cebola e no nematódeo C. elegans. Nós isolamos e identificamos Actinobacterias, Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacterias dos tecidos internos às raízes dos hospedeiros. A série de Hill e o diagrama de Venn evidenciaram que o mercúrio afetou a composição, a diversidade e a riqueza das comunidades bacterianas endofíticas. Bacillus_sp_BacI34, Burkholderia_sp_BacI45, Enterobacter_sp_BacI14, Enterobacter_sp_BacI26, Enterobacter_sp_BacI18, Klebsiella_pneumoniae_BacI20, Lysobacter_soli_BacI39, Pantoea_sp_BacI16, e Pantoea_sp_BacI23 promoveram o crescimento de plantas de milho (Zea mays) em substrato suplementado com mercúrio (40 mg.kg-1 ). Pantoea_sp_BacI23 promoveu crescimento da planta hospedeira em 117.09% ± 0.28 em relação ao crescimento das plantas não inoculadas. Dentre as oito bactérias selecionadas pelo grau e perfil de resistência, sete espécies promoveram o crescimento do milho em substrato contendo mercúrio [destaque para Acinetobacter_baumannii_BacI43 (67%) e Bacillus_sp_BacI34 (87%)], e contribuíram eficientemente para a redução da concentração do mercúrio no solo [destaque para Serratia_marcescens_BacI56 (44.73%) e Pseudomonas_sp_BacI38 (30.97%)]. Apesar de Klebsiella_ pneumoniae_BacI20 não ter promovido o crescimento das plantas de milho, esta bactéria induziu a fitoextração do mercúrio do solo pelo hospedeiro. A redução da concentração do mercúrio no solo promovida pela inoculação do milho com as bactérias endofíticas foi correlacionada com a redução da toxicidade na germinação de sementes de alface, o número e comprimento das raízes dos bulbos de cebola e a sobrevivência de C. elegans. Acinetobacter_baumannii_BacI43, Bacillus_sp_BacI34, Enterobacter_sp_BacI14, Klebsiella_pneumoniae_BacI20, Pantoea_sp_BacI23, Pseudomonas_sp_BacI7, Serratia_marcescens_BacI56 e Pseudomonas_sp_BacI38 demonstram capacidade em auxiliar plantas de milho na bioacumulação e volatilização do mercúrio do solo reduzindo a toxicidade ambiental. Estas bactérias representam importantes inoculantes para programas de promoção do crescimento vegetal e de biorremediação de metais-traço. Os mecanismos envolvidos na promoção da biorremediação precisam ser futuramente investigados.
Resumo em lingua estrangeira: Plants growing in areas contaminated with toxic metal often have resistance mechanisms intrinsic to plant species or mediated by symbiotic association with endophytic microorganisms. The functionality and diversity of the endophytic community are related to the amount and type of soil contaminant. In the first part of this thesis, to characterize the influence of soil mercury on the endophytic bacterial community, we isolated and identified bacteria from the roots of Aeschynomene fluminensis and Poligonum acuminatum. The isolates were characterized by morphological genotyping and identified by 16S rDNA gene sequencing. Important functional traits in the induction of plant growth were determined, as well as the ability of strains to protect the host that grows on mercury-containing substrate. In the second part, 34 bacterial strains were selected, and functional traits such as multiresistance to other trace metals and antibiotics, the presence of plasmids and genes involved in mercury resistance (merA and merB) were evaluated in order to verify the ability of endophytic bacteria to assist mercury bioremediation by decreasing the environmental toxicity of the contaminated environment. Toxicity was determined in model organisms such as lettuce seeds and onion bulbs, and in the nematode C. elegans. We isolated and identified Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes and Proteobacteria from tissues within host roots. The Hill series and the Venn diagram showed that mercury affected the composition, diversity and richness of endophytic bacterial communities. Bacillus_sp_BacI34, Burkholderia_sp_BacI45, Enterobacter_sp_BacI14, Enterobacter_sp_BacI26, Enterobacter_sp_BacI18, Klebsiella_pneumoniae_BacI20, Lysobacter_soli_BacI39, Pantoea_sp_BacI16 and Pantoea_sp_BacI23 promoted the growth of maize plants (Zea mays) in the substrate supplemented with mercury (40 mg.kg- 1 ). Pantoea_sp_BacI23 promoted host plant growth by 117.09% ± 0.28 in relation to the growth of uninoculated plants. Among the eight bacteria selected according to degree and resistance profile, seven species promoted the growth of maize in a mercury-containing substrate [notably Acinetobacter_baumannii_BacI43 (67%) and Bacillus_sp_BacI34 (87%)], and contributed efficiently to reduce mercury concentration in the soil [notably Serratia_marcescens_BacI56 (44.73%) and Pseudomonas_sp_BacI38 (30.97%)]. Although Klebsiella_ pneumoniae_BacI20 did not promote the growth of maize plants, this bacterium induced phytoextraction of mercury from soil by the host. The reduction of mercury concentration in the soil promoted by maize inoculation with endophytic bacteria was correlated with the reduction of lettuce seed germination toxicity, the number and length of onion bulb roots and C. elegans survival. Acinetobacter_baumannii_BacI43, Bacillus_sp_BacI34, Enterobacter_sp _BacI14, Klebsiella_pneumoniae_BacI20, Pantoea_sp_BacI23, Pseudomonas _sp_BacI7, Serratia_ marcescens_BacI56 and Pseudomonas_sp_BacI38 showed ability to help maize plants in the bioaccumulation and volatilization of mercury in the soil by reducing environmental toxicity. These bacteria represent important inoculants for plant growth promotion and trace metal bioremediation programs. The mechanisms involved in promoting bioremediation need to be further investigated.
Palavra-chave: Endófitos
Diversidade
Promoção de crescimento de plantas
Toxicidade
Metal-traço
Remediação ambiental
Palavra-chave em lingua estrangeira: Endophytes
Diversity
Plant growth promotion
Toxicity
Trace metal
Environmental remediation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Biociências (IB)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia - Rede BIONORTE – PPG-BIONORTE
Referência: MELLO, Ivaní Souza. Influência do mercúrio e hospedeiro na estrutura de comunidades de bactérias endofíticas e fitorremediação assistida por endófitos. 2019. 113 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia e Biodiversidade) Rede Pró-Centro-Oeste, Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Biociências, Cuiabá, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/5656
Data defesa documento: 4-Oct-2019
Aparece na(s) coleção(ções):CUC – IB – PPG-BIONORTE – Teses de doutorado

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