Mineração genômica e identificação de moléculas com potencial biotecnológico da microbiota amazônica

Fonseca, Jennifer Salgado da; http://lattes.cnpq.br/8144012382976643; https://orcid.org/0000-0002-6016-0239

Tese

Mineração genômica e identificação de moléculas com potencial biotecnológico da microbiota amazônica

A Amazônia, com sua vasta biodiversidade, abriga uma rede complexa de ecossistemas interconectados por rios como o Negro e o Solimões. Esta dinâmica única favorece o surgimento e a diversificação de linhagens microbianas, tornando a região um hotspot para a descoberta de soluções biológicas inovador...

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Autor principal:	Fonseca, Jennifer Salgado da
Outros Autores:	http://lattes.cnpq.br/8144012382976643, https://orcid.org/0000-0002-6016-0239
Grau:	Tese
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Amazonas 2024
Assuntos:	Bactérias - Amazônia Fitopatologia Mineração do genoma CIENCIAS BIOLOGICAS: MICROBIOLOGIA: MICROBIOLOGIA APLICADA CIENCIAS BIOLOGICAS: GENETICA: GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOS CIENCIAS AGRARIAS: AGRONOMIA: FITOSSANIDADE Química de produtos naturais Bactérias aquáticas BGC
Acesso em linha:	https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10467

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spelling	oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-104672024-11-07T05:05:02Z Mineração genômica e identificação de moléculas com potencial biotecnológico da microbiota amazônica Genome mining and identification of molecules with biotechnological potential from the Amazonian microbiota Fonseca, Jennifer Salgado da Silva, Gilvan Ferreira da Silva http://lattes.cnpq.br/8144012382976643 http://lattes.cnpq.br/1000535673605322 Queiroz, Marisa Vieira de Ferreira, Ana Francisca Tibúrcia Amorim Ferreira e Hanada, Rogério Eiji https://orcid.org/0000-0002-6016-0239 Bactérias - Amazônia Fitopatologia Mineração do genoma CIENCIAS BIOLOGICAS: MICROBIOLOGIA: MICROBIOLOGIA APLICADA CIENCIAS BIOLOGICAS: GENETICA: GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOS CIENCIAS AGRARIAS: AGRONOMIA: FITOSSANIDADE Química de produtos naturais Bactérias aquáticas BGC A Amazônia, com sua vasta biodiversidade, abriga uma rede complexa de ecossistemas interconectados por rios como o Negro e o Solimões. Esta dinâmica única favorece o surgimento e a diversificação de linhagens microbianas, tornando a região um hotspot para a descoberta de soluções biológicas inovadoras. Partindo deste contexto, esta tese investigou o potencial biotecnológico de 36 bactérias isoladas de sedimentos dos rios amazônicos, com foco em aplicações no biocontrole de fitopatógenos e na promoção do crescimento vegetal. Os isolados bacterianos, foram avaliados in vitro contra fitopatógenos de importancia agrícola, como Corynespora cassiicola, Colletotrichum siamense, Rhizoctonia solani e Ralstonia solanacearum. Esta seleção inicial deu origem a dois capítulos principais: o primeiro investiga o biocontrole de R. solanacearum, enquanto o segundo examina o potencial genômico e as aplicações agrícolas de Alcaligenes nematophilus SOL 109. No capítulo 1, três isolados - Priestia aryabhattai RN 11, Streptomyces sp. RN 24 e Kitasatospora sp. SOL 195 - demonstraram notável eficácia contra R. solanacearum, com inibição in vitro de 87-100%, redução da incidência da doença em 40-90% em mudas de tomateiro e promoção do crescimento das plantas. Análises filogenômicas baseadas em ANI e dDDH revelaram que RN 11 pertence à espécie Priestia aryabhattai (ANI: 98,61%, dDDH: 88,3%), enquanto RN 24 e SOL 195 apresentaram valores abaixo dos pontos de corte para novas espécies, sendo potencialmente novas espécies dos gêneros Streptomyces e Kitasatospora, respectivamente. O capítulo 2 revela o potencial multifacetado de A. nematophilus SOL 109, incluindo a inibição in vitro de 74 a 93% contra os fungos fitopatogênicos. A avaliação em casa de vegetação indica que a linhagem SOL 109 foi capaz de controlar o patógeno R. solani e promover o crescimento em tomateiros. Análises genômicas e químicas de SOL 109 identificaram clusters de genes biossintéticos (BGCs) únicos e compartilhados no gênero Alcaligenes, genes de resistência a antibióticos e metais pesados, e metabólitos com propriedades antimicrobianas. Os resultados desta tese destacam o potencial inexplorado dos microrganismos aquáticos amazônicos, revelando novas espécies de actinobactérias (RN 24 e SOL 195) e relatando pela primeira vez a ocorrência de A. nematophilus no Brasil. Este estudo contribui significativamente para o desenvolvimento de estratégias sustentáveis de manejo de doenças em plantas, oferece insights valiosos sobre o metabolismo secundário do gênero Alcaligenes e abre novas perspectivas para aplicações biotecnológicas na agricultura, reforçando a importância da conservação e estudo da biodiversidade microbiana amazônica. The Amazon, with its vast biodiversity, harbors a complex network of ecosystems interconnected by rivers such as the Negro and Solimões. This unique dynamic favors the emergence and diversification of microbial lineages, rendering the region a hotspot for the discovery of innovative biological solutions. Within this context, this thesis investigated the biotechnological potential of 36 bacteria isolated from Amazonian river sediments, focusing on applications in phytopathogen biocontrol and plant growth promotion. The bacterial isolates were evaluated in vitro against agriculturally significant phytopathogens, including Corynespora cassiicola, Colletotrichum siamense, Rhizoctonia solani, and Ralstonia solanacearum. This initial screening gave rise to two main chapters: the first investigates the biocontrol of R. solanacearum, while the second examines the genomic potential and agricultural applications of Alcaligenes nematophilus SOL 109. In Chapter 1, three isolates - Priestia aryabhattai RN 11, Streptomyces sp. RN 24, and Kitasatospora sp. SOL 195 - demonstrated remarkable efficacy against R. solanacearum, with in vitro inhibition of 87-100%, reduction of disease incidence by 40-90% in tomato seedlings, and promotion of plant growth. Phylogenomic analyses based on ANI and dDDH revealed that RN 11 belongs to the species Priestia aryabhattai (ANI: 98.61%, dDDH: 88.3%), while RN 24 and SOL 195 presented values below the cut-off points for new species, potentially representing novel species within the genera Streptomyces and Kitasatospora, respectively. Chapter 2 elucidates the multifaceted potential of A. nematophilus SOL 109, demonstrating in vitro inhibition ranging from 74 to 93% against phytopathogenic fungi. Under greenhouse conditions, evaluations indicate that the SOL 109 effectively controlled the pathogen R. solani and promoted growth in tomato plants. Genomic and chemical analyses of SOL 109 identified unique and shared biosynthetic gene clusters (BGCs) within the genus Alcaligenes, genes conferring resistance to antibiotics and heavy metals, and metabolites with antimicrobial properties. The results of this thesis highlight the unexplored potential of Amazonian aquatic microorganisms, revealing new actinobacterial species (RN 24 and SOL 195) and reporting for the first time the occurrence of A. nematophilus in Brazil. This study significantly contributes to the development of sustainable plant disease management strategies, offers valuable insights into the secondary metabolism of the genus Alcaligenes, and opens new perspectives for biotechnological applications in agriculture, reinforcing the importance of conservation and study of Amazonian microbial biodiversity. FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior 2024-11-06T15:09:43Z 2024-09-30 Tese FONSECA, Jennifer Salgado da. Mineração genômica e identificação de moléculas com potencial biotecnológico da microbiota amazônica. 2024. 98 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2024. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10467 por Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Biológicas Brasil UFAM Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
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description	A Amazônia, com sua vasta biodiversidade, abriga uma rede complexa de ecossistemas interconectados por rios como o Negro e o Solimões. Esta dinâmica única favorece o surgimento e a diversificação de linhagens microbianas, tornando a região um hotspot para a descoberta de soluções biológicas inovadoras. Partindo deste contexto, esta tese investigou o potencial biotecnológico de 36 bactérias isoladas de sedimentos dos rios amazônicos, com foco em aplicações no biocontrole de fitopatógenos e na promoção do crescimento vegetal. Os isolados bacterianos, foram avaliados in vitro contra fitopatógenos de importancia agrícola, como Corynespora cassiicola, Colletotrichum siamense, Rhizoctonia solani e Ralstonia solanacearum. Esta seleção inicial deu origem a dois capítulos principais: o primeiro investiga o biocontrole de R. solanacearum, enquanto o segundo examina o potencial genômico e as aplicações agrícolas de Alcaligenes nematophilus SOL 109. No capítulo 1, três isolados - Priestia aryabhattai RN 11, Streptomyces sp. RN 24 e Kitasatospora sp. SOL 195 - demonstraram notável eficácia contra R. solanacearum, com inibição in vitro de 87-100%, redução da incidência da doença em 40-90% em mudas de tomateiro e promoção do crescimento das plantas. Análises filogenômicas baseadas em ANI e dDDH revelaram que RN 11 pertence à espécie Priestia aryabhattai (ANI: 98,61%, dDDH: 88,3%), enquanto RN 24 e SOL 195 apresentaram valores abaixo dos pontos de corte para novas espécies, sendo potencialmente novas espécies dos gêneros Streptomyces e Kitasatospora, respectivamente. O capítulo 2 revela o potencial multifacetado de A. nematophilus SOL 109, incluindo a inibição in vitro de 74 a 93% contra os fungos fitopatogênicos. A avaliação em casa de vegetação indica que a linhagem SOL 109 foi capaz de controlar o patógeno R. solani e promover o crescimento em tomateiros. Análises genômicas e químicas de SOL 109 identificaram clusters de genes biossintéticos (BGCs) únicos e compartilhados no gênero Alcaligenes, genes de resistência a antibióticos e metais pesados, e metabólitos com propriedades antimicrobianas. Os resultados desta tese destacam o potencial inexplorado dos microrganismos aquáticos amazônicos, revelando novas espécies de actinobactérias (RN 24 e SOL 195) e relatando pela primeira vez a ocorrência de A. nematophilus no Brasil. Este estudo contribui significativamente para o desenvolvimento de estratégias sustentáveis de manejo de doenças em plantas, oferece insights valiosos sobre o metabolismo secundário do gênero Alcaligenes e abre novas perspectivas para aplicações biotecnológicas na agricultura, reforçando a importância da conservação e estudo da biodiversidade microbiana amazônica.
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