Estudo molecular da associação de Azospirillum brasilense FP2 com raízes de arroz (Oryza sativa L. CV. Nipponbare) através de uma abordagem proteômica

Abstract

Resumo: O rápido aumento na população mundial seguido por um aumento de danos ao meio ambiente, traz como consequência uma produção insuficiente para alimentar toda a população. Dessa maneira é essencial que a produtividade agrícola aumente nos próximos anos, tentando reduzir os danos ao meio ambiente. O uso de bactérias promotoras do crescimento vegetal (PGPB) como A. brasilense é uma alternativa e uma realidade na agricultura nos dias de hoje. Entretanto dados moleculares sobre a interação de A. brasilense ainda são escassos. Para entender os mecanismos moleculares envolvidos na interação de A. brasilense e arroz cv. Nipponbare, foi utilizada uma abordagem proteômica livre de gel por LC-MS/MS, além de outras abordagens para caracterizar aspectos específicos dessa interação. A análise proteômica foi realizada em raízes de arroz inoculadas e não inoculadas com A. brasilense FP2, a análise possibilitou identificar um total de 6.158 proteínas, sendo 5.157 proteínas do arroz e 1.001 proteínas de A. brasilense. A colonização pela bactéria nas raízes do arroz modulou a expressão de 171 proteínas, entre essas proteínas de controle do ciclo celular, receptor do tipo quinase e um sensor de Ca2+, essas proteínas estão ligadas a um aumento na proliferação e crescimento celular. A. brasilense FP2 desencadeou uma resposta sistêmica que pode conferir a planta um sistema imune mais robusto, adicionalmente A. brasilense FP2 expressou proteínas ligadas a quimiotaxia, motilidade, biofilme síntese de PHB, auxina e fixação de nitrogênio. Dessa maneira, esse trabalho possibilitou caracterizar aspectos na interação de A. brasilense e arroz que podem proporcionar um melhor entendimento e uso dessa PGPB. Palavras chave - Análise proteômica, LC-MS/MS, arroz, A. brasilense FP2, Oryza sativa, PGPB, Nipponbare.

Abstract: The rapid increase of the world’s population followed by increase in environmental damage, results in insufficient production to feed the entire population. Therefore, it is essential that agricultural productivity be increased in the coming years, trying to reduce the environmental damage. Crop inoculation with plant growth promoting bacteria (PGPB), such as A. brasilense, is one alternative applied in agriculture nowadays. However, molecular knowledge of A. brasilense -plant interaction are still scarce. To understand the molecular mechanisms involved in A. brasilense and rice cv. Nipponbare interaction, gel free proteomic approach by LC-MS/MS, and other approaches to characterize specific aspects of this interaction was used. The proteomic analysis was performed on inoculated and non-inoculated rice roots with A. brasilense FP2. The analysis allowed us to identify a total of 6,158 proteins, including 5,157 rice proteins and 1,001 A. brasilense proteins. The bacteria colonizing rice roots were capable to modulate the expression of 171 proteins, such as cell cycle control proteins, kinase receptor and a type Ca2+ sensor. These proteins have been reported to increase cell proliferation and root growth. Taken together, the results showed that A. brasilense FP2 triggered a systemic response that can give the plant a more robust immune system. Additionally, A. brasilense FP2 expressed proteins related to bacterial chemotaxis, motility, biofilm formation, PHB synthesis, auxin and nitrogen fixation. Thus, this work made it possible to characterize molecular aspects of A. brasilense and rice interaction helping better understand the use of this PGPB in agriculture. Keywords – Proteomic Analysis, LC-MS / MS, rice, A. brasilense FP2, Oryza sativa, PGPB, Nipponbare.