Caracterização dos genes de cepas de Bradyrhizobium spp. contrastantes quanto à eficiência de fixação biológica de nitrogênio em soja

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2020v41n6Supl2p3067

Palavras-chave:

Bradyrhizobium, Rizobactérias, PCR-RFLP, Polimorfismo de restrição.

Resumo

Bactérias do gênero Bradyrhizobium podem estabelecer simbiose com a soja e suprir a demanda de nitrogênio pela fixação biológica de nitrogênio (FBN). Este estudo teve como objetivo caracterizar genes relacionados à eficiência na FBN em cepas de B. japonicum contrastantes quanto a eficiência na FBN. As sequências gênicas relacionadas à eficiência da FBN em soja foram previamente identificadas na cepa S370 de B. japonicum utilizando uma técnica de DNA subtrativo. Os genes foram amplificados com iniciadores construídos a partir do genoma da cepa USDA 110. Os produtos de PCR foram digeridos com endonucleases de restrição e os produtos de RFLP foram analisados por eletroforese horizontal. Dos quatro genes estudados, apenas blr 3208 e blr 4511 amplificaram na maioria das cepas. Não foi observado polimorfismo no perfil de restrição dos genes blr 3208 e blr 4511 por PCR-RFLP. As cepas contrastantes tiveram os genes blr 3208 e blr 4511 sequenciados e a comparação das sequências nucleotídicas por análise de alinhamento múltiplo mostrou a presença de regiões internas preservadas, confirmando a análise realizada por PCR-RFLP. Os genes blr 3208 e blr 4511 são altamente conservados entre as cepas de B. japonicum, o que pode estar relacionado à função adaptativa durante o processo evolutivo do gênero Bradyrhizobium.

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Biografia do Autor

Camila de Medeiros, Universidade Paranaense

Discente do Programa de Pós-graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, Universidade Paranaense, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Gilberto Aguiar Pereira, Universidade Estadual de Londrina

Discente do Curso de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular, Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Janyeli Dorini Silva de Freitas, Universidade Paranaense

Discente do Programa de Pós-graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, Universidade Paranaense, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Olavo Bilac Quaresma de Oliveira Filho, Universidade Paranaense

Discente do Programa de Pós-graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, Universidade Paranaense, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Juliana Silveira do Valle, Universidade Paranaense

Profa Dra, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Giani Andrea Linde, Universidade Paranaense

Profa Dra, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Luzia Doretto Paccola-Meirelles, Universidade Paranaense

Profa Dra, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Nelson Barros Colauto, Universidade Paranaense

Prof. Dr., Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Aplicada à Agricultura, Laboratório de Biologia Molecular, UNIPAR, Umuarama, PR, Brasil.

Fernando Gomes Barcellos, Universidade Estadual de Londrina

Prof. Dr., Programa de Pós-graduação em Genética e Biologia Molecular, Departamento de Biologia Geral, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Referências

Barcellos, F. G., Batista, J. S. S., Menna, P., & Hungria, M. (2009). Genetic differences between Bradyrhizobium japonicum variant strains contrasting N2-fixation efficiency revealed by representational difference analysis. Archives of Microbiology, 191(2), 113-122. doi: 10.1007/s00203-008-0432-0

Batista, J. S. S., & Hungria, M. (2012). Proteomics reveals differential expression of proteins related to a variety of metabolic pathways by genistein-induced Bradyrhizobium japonicum strains. Journal of Proteomics, 75(4), 1211-1219. doi: 10.1016/j.jprot.2011.10.032

Bortolan, S., Barcellos, F. G., Marcelino, F. C., & Hungria, M. (2009). Expressão dos genes nod C, node nopP em Bradyrhizobium japonicum estirpe CPAC 15 avaliada por RT-Qpcr. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 44(11), 1491-1498. doi: 10.1590/S0100-204X2009001100017

Brencic, A., & Winans, S. C. (2005). Detection of and response to signals involved in host-microbe interactions by plant-associated bacteria. Microbiology and Molecular Biology Review, 69(1), 155-194. doi: 10.1128/MMBR.69.1.155-194.2005

Caetano-Anollés, G., & Gresshoff, P. M. (1991). Plant genetic control of nodulation. Annual Review of Microbiology, 45, 345-382. doi: 10.1146/annurev.mi.45.100191.002021

Delamuta, J. R. M., Ribeiro, R. A., Ormeño-Orrillo, E., Melo, I. S., Martínez-Romero, E., & Hungria, M., (2013). Polyphasic evidence supporting the reclassification of Bradyrhizobium japonicum group Ia strains as Bradyrhizobium diazoefficiens sp. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 63(9), 3342-3351. doi: 10.1099/ijs.0.049130-0

Eitinger, T., Rodionov, D. A., Grote, M., & Schneider, E. (2011). Canonical and ECF type ATP binding cassette importers in prokaryotes: diversity in modular organization and cellular functions. FEMS Microbiology Reviews, 35(1), 3-67. doi: 10.1111/j.1574-6976.2010.00230.x

Geddes, B. A., & Oresnik, I. J. (2016). The mechanism of symbiotic nitrogen fixation. In: Hurst C. (ed), The mechanistic benefits of microbial symbionts - advances in environmental microbiology 2 (pp. 69-97). Cham, CH: Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-319-28068-4_4

Godoy, L. P., Vasconcelos, A. T. R., Chueire, L. M. O., Souza, R. C., Nicolás, M. F., Barcellos, F. G., & Hungria, M. (2008). Genomic panorama of Bradyrhizobium japonicum CPAC 15, a commercial inoculant strain largely established in Brazilian soils and belonging to the same serogroup as USDA 123. Soil Biology and Biochemistry, 40(11), 2743-2753. doi: 10.1016/j.soilbio.2008.07.016

Göttfert, M. (1993). Regulation and function of rhizobial nodulation genes. FEMS Microbiology Reviews, 104(1-2), 39-64. doi: 10.1111/j.1574-6968.1993.tb05863

Guo, M., Huang, Z., & Yang, J. (2017). Is there any crosstalk between the chemotaxis and virulence induction signaling in Agrobacterium tumefaciens? Biotechnology Advances, 35(4), 505-511. doi: 10. 1016/j.biotechadv.2017.03.008

Hu, X., Zhao, J., DeGrado, W. F., & Binns, A. N. (2013). Agrobacterium tumefaciens recognizes its host plant environment using ChvE to bind diverse plant sugars as virulence signals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110(2), 678-683. doi: 10.1073/pnas.121 5033110

Hungria, M., & Mendes, I. C. (2015). Nitrogen fixation with soybean: the perfect symbiosis? In F. J. de Bruijn (Ed.), Biological nitrogen fixation (pp. 1009-1024). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1002/9781119053095.ch99

Hungria, M., & Stacey, G. (1997). Molecular signals exchanged between host plants and rhizobia: basic aspects and potential application in agriculture. Soil Biology and Biochemistry, 29(1-2), 819-830. doi: 10.1016/S0038-0717(96)00239-8

Hungria, M., Boddey, L. H., Santos, M. A., & Vargas, M. A. T. (1998). Nitrogen fixation capacity and nodule occupancy by Bradyrhizobium japonicum and B. elkanii strains. Biology and Fertility of Soils, 27(4), 393-399. doi: 10.1007/s003740050449

Hungria, M., Campo, R. J., & Mendes, I. C. (2007). A importância do processo de fixação biológica do nitrogênio para a cultura da soja: componente essencial para a competitividade do produto brasileiro. Londrina, PR: EMBRAPA Soja.

Jordan, D. C. (1982). Transfer of Rhizobium japonicum Buchanan 1980 to Bradyrhizobium gen. nov., a genus of slow-growing, root nodule bacteria from leguminous plants. International Journal of Systematic Bacteriology, 32(1), 136-139. doi: 10.1099/00207713-32-1-136

Kalendar, R., Lee, D., & Schulman, A. H. (2009). Fast PCR software for PCR primer and probe design and repeat search. Genes, Genomes and Genomics, 3(1), 1-14. Retrieved from http://www.globalscience books.info/Online/GSBOnline/images/0906/GGG_3(SI1)/GGG_3(SI1)1-14o.pdf

Kaminski, P. A., Batut, J., & Boistard, P. (1998). A survey of symbiotic nitrogen fixation by rhizobia. In H. P. Spaink, A. Kondorosi, P. J. J. Hooykaas (eds) The Rhizobiaceae (pp. 431-460). The Netherlands: Springer, Dordrecht. doi: 10.1007/978-94-011-5060-6_23

Kaneko, T., Nakamura, Y., Sato, S., Minamisawa, K., Uchiumi, T., Sasamoto, S.,… Tabata, S. (2002). Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA 110. DNA Research, 9(6), 189-197. doi: 10.1093/dnares/9.6.189

Kemner, J. M., Liang, X., & Nester, E. W. (1997). The Agrobacterium tumefaciens virulence gene chvE is part of a putative ABC-Type sugar transport operon. Journal of Bacteriology, 179(7), 2452-2458. doi: 10.1128/jb.179.7.2452-2458.1997

Kijne, J. W. (1992). The Rhizobium infection process. In G. Stacey, R.H. Burris, & H. J. Evans (Eds.), Biological nitrogen fixation (pp. 349-398). New York, NY: Chapman & Hall.

Lisitsyn, N., Lisitsyn, N., & Wigler, M. (1993). Cloning the differences between two complex genomes. Science, 259(5097), 946-951. doi: 10.1126/science.8438152

Liu, C. W., & Murray, J. D. (2016). The role of flavonoids in nodulation host-range specificity: an update. Plants, 5(3), 33. doi: 10.3390/plants5030033

Mahmud, K., Makaju, S., Ibrahim, R., & Missaoui, A. (2020). Current progress in nitrogen fixing plants and microbiome research. Plants, 9(1), 97. doi: 10.3390/plants9010097

Nester, E. W. (2015) Agrobacterium: nature’s genetic engineer. Frontiers in Plant Science, 5, 730. doi: 10.3389/fpls.2014.00730

Orrell, T., & Nicolson, D. (2020). ITIS: The integrated taxonomic information system. In Y. Roskov, G. Ower, T. Orrell, D. Nicolson, N. Bailly, P. M. Kirk, T. Bourgoin; R. E. DeWalt, W. Decock, E. van Nieukerken, & L. Penev (Eds.), Species 2000 & ITIS catalogue of life, 2020-08-01 Beta Naturalis, Leiden, The Netherlands. Recovered from www.catalogueoflife.org/col.Species2000

Passaglia, L. M. P. (2017). Bradyrhizobium elkanii nod regulon: insights through genomic analysis. Genetics and Molecular Biology, 40(3), 703-716. doi: 10.1590/1678-4685-gmb-2016-0228

Perin, J. G., Bertéli, M. B. D., Valle, J. S. do, Linde, G. A., Paccola-Meirelles, L. D., Colauto, N. B., & Barcellos, F. G. (2018). Characterization of aapP and nopP genes related to the biological nitrogen fixation efficiency with soybean in contrasting strains of Bradyrhizobium japonicum. Genetics Molecular Research 17(1), gmr16039867. doi: 10.4238/gmr16039867

Reis, F. B. dos, Jr., Mendes, I. C., Reis, V. M., & Hungria, M. (2011). Fixação biológica de nitrogênio uma revolução na agricultura. In F. G. Faleiro, S. R. M. de Andrade, & F. B. dos Reis Jr. (Eds.), Biotecnologia: estado da arte e aplicações na agropecuária (pp. 247-281). Planaltina, DF: EMBRAPA Cerrado.

Ribeiro, R. A., Barcellos, F. G., Thompson, F. L., & Hungria, M. (2009). Multilocus sequence analysis of Brazilian Rhizobium microsymbionts of common beans (Phaseolus vulgaris L.) reveals unexpected taxonomic diversity. Research in Microbiology, 160(4), 297-306. doi: 10.1016/j.resmic.2009.03.009

Santos, M. A., Nicolás, M. F., & Hungria, M. (2006). Identificação de QTL associados à simbiose entre Bradyrhizobium japonicum, B. elkanii e soja. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 41(1), 67-75. doi: 10. 1590/S0100-204X2006000100010

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Publicado

2020-11-06

Como Citar

Medeiros, C. de, Pereira, G. A., Freitas, J. D. S. de, Oliveira Filho, O. B. Q. de, Valle, J. S. do, Linde, G. A., … Barcellos, F. G. (2020). Caracterização dos genes de cepas de Bradyrhizobium spp. contrastantes quanto à eficiência de fixação biológica de nitrogênio em soja. Semina: Ciências Agrárias, 41(6Supl2), 3067–3080. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2020v41n6Supl2p3067

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