Identificação e caracterização de isolados de Streptomyces como promotores de crescimento vegetal

Abstract

Investimento em bioinsumos é demanda atual e urgente na produção agrícola mundial, mediante a eficiência comprovada dos mesmos na produtividade e na redução/ racionalização do uso de agroquímicos. Assim, este trabalho teve como objetivo ampliar a caracterização de isolados de Streptomyces como bioinsumos aptos a desempenharem mecanismos importantes na bananicultura, fornecendo a planta defesas contra diferentes estresses bióticos e abióticos. Para isso, análises comumente utilizadas para a confirmar a natureza de promoção de crescimento vegetal foram usadas como: solubilização de fosfato e zinco; produção de sideróforos e de ácido indolacético e fixação biológica de nitrogênio. Complementarmente, foi avaliado o potencial dos isolados em realizar biocontrole do fungo causador da Sigatoka amarela em campo. Neste trabalho também foi realizada uma análise genética discriminatória dos isolados investigados, sendo sequenciados três genomas provenientes dos isolados mais promissores em abordagem completa. No aspecto promoção de crescimento de plantas, a maioria dos isolados apresentou resultados promissores, com destaque para os isolados CAB – C 25, CAB – C 50 e CAB – S 66, com origem de solo rizosférico e de compostagem, com os melhores resultados sendo considerados isolados promissores de Streptomyces, podendo ser classificados como RPCP (Rizobactérias Promotoras de Crescimento de Plantas). Sobre o teste de antagonismo contra Pseudocercospora musae, os isolados CAB – C 21, CAB – C 25, CAB – C 50, CAB – S 66, CAB – S 71, CAB – S 72 e CAB – S 96 inibiram o crescimento do patógeno, o que mostra o potencial de biocontrole dos isolados contra um fitopatógeno de grande importância para a bananicultura. A inoculação dos isolados, CAB – C 25, CAB – C 50 e CAB – S 66 no experimento de cultura de tecidos, mostrou que a incorporação de microrganismos benéficos através da microbiolização pode ser uma etapa a ser considerada na produção de mudas micropropagadas de bananeira, reconhecendo que esses isolados podem contribuir com mecanismos de PGP (Plant Growth Promoting) e supressão de fitopatógenos. A impressão digital do genoma dos isolados investigados revelou que se trata de isolados específicos (com exceção dos isolados CAB – C 24 e CAB – C 25), mas revelaram o agrupamento de isolados provenientes do mesmo ambiente. Com o sequenciamento do genoma dos isolados mais promissores foi possível identificar a espécies de Streptomyces. Portanto, Streptomyces rimosus, Streptomyces albulus e Streptomyces aquilus correspondem aos isolados CAB – C 25, CAB – C 50 e CAB – S 66, respectivamente. Assim todos os resultados apresentados corroboram a complexidade e diversidade do gênero Streptomyces, revelando que maior parte deste gênero também pode ser usado como bioinoculantes, biofertilizantes, agentes de biocontrole e promotores de crescimento de plantas, além de diversas propriedades benéficas que ampliam a capacidade produtiva na cadeia de alimentos. Palavras-chave: Actinobactéria. Bioinsumos. Promoção de crescimento vegetal. Antagonismo microbiano.

Investment in bio-inputs is a current and urgent demand in world agricultural production, through proven efficiency in productivity and in the reduction / rationalization of the use of agrochemicals. Thus, this work aimed to broaden the characterization of obtaining Streptomyces as bioinputs able to exert functions of plant growth promotion and control of an important phytopathogen in banana production. For this, various analyzes commonly used to confirm the nature of plant growth promotion were used, such as: solubilization of phosphate and zinc; production of siderophores; production of hydrocyanic acid and biological nitrogen fixation. Complementary studies were carried out to evaluate the potential of the isolates to perform biocontrol of the yellow Sigatoka fungus in the field. In this work, a discriminatory genetic analysis of the investigated isolates was also performed and three genomes from the most promising isolates were sequenced in a complete approach. In the aspect of plant growth promotion, most isolates showed promising results, with emphasis on isolates CAB - C 25, CAB - C 50 and CAB - S 66 with the best results, being considered promising isolates of Streptomyces, and can be classified as RPCP (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). Regarding the antagonism test against Mycosphaerella musicola, the isolates CAB - C 21, CAB - C 25, CAB - C 50, CAB - S 66, CAB - S 71, CAB - S 72 and CAB - S 96, inhibited the growth of pathogen, which shows the potential for biocontrol of the isolates against a phytopathogen of great importance for banana cultivation. The inoculation of isolates, CAB - C 25, CAB - C 50 and CAB - S 66 in the tissue culture experiment showed that the incorporation of beneficial microorganisms through microbiolization can be a step to be considered in the production of micropropagated banana plantlets, recognizing that these isolates may contribute to PGP mechanisms and phytopathogen suppression. The genome fingerprint of the investigated isolates reveals that they are specific isolates (with the exception of the CAB – C 24 and CAB – C 25 isolates), but reveal a cluster of isolates from the same environment. With the genome sequencing of the most promising isolates it was possible to identify the species of Streptomyces, therefore, Streptomyces rimosus, Streptomyces albulus and Streptomyces aquilus correspond to the isolates CAB – C 25, CAB – C 50 and CAB – S 66, respectively. Thus, all the results presented corroborate the confirmation of the complexity and diversity of the genus Streptomyces, revealing that this genus can also be used as bioinoculants, biofertilizers, biocontrol agents and plant growth promoters, in addition to several beneficial properties that increase the productive capacity in food chain. Keywords: Actinobacterium. Bioinputs. Promotion of plant growth. Microbial antagonism.