rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic...

Rizobactérias Promotoras do Crescimento de Plantas

Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stressJungwook Yang1, Joseph W. Kloepper2 and Choong-Min Ryu1,3

1 Systems Microbiology Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), Daejeon 305-806,

South Korea

2 Department of Entomology and Plant Pathology, Auburn University, Auburn, AL 36849, USA

3 Field of Functional Genomics, University of Science and Technology, Daejeon 305-666, South Korea

Rizobactérias Promotoras do Crescimento de Plantas

Grupo 9Carlos Ozeki

Fernando RossineLucas Cavalcante

Rafael Nunes FranciosiRafael de Souza C. Melhem

Rodrigo Nardi

RizosferaRizosferaRizosferaRizosfera

� Camada de solo presa à raiz pela mucilagem mais os pêlos radiculares - contém uma grande variedade de microrganismos.

RizosferaRizosferaRizosferaRizosfera

� Microambiente que circunda a raiz

� Máxima atividade microbiana

� Gradientes de umidade do solo, mineralização, nitrificação e simbiose

� Fonte de bactérias produtoras de metabólitos secundários� Fonte de bactérias produtoras de metabólitos secundários

� Efeitos contra dessecação

� Resposta a salinidade

� Absorção de nutrientes

� Degradação de alguns poluentes

PGPRs (Rizobactérias promotoras do

crescimento de plantas)

� Colonizam a rizosfera de muitas plantas

� Podem causar mudanças fisiológicas nas plantas

� Podem trazer benefícios para planta como:

- Aumento da absorção de nutrientes para planta

- Diminui a susceptibilidade a doenças causadas por - Diminui a susceptibilidade a doenças causadas por bactérias, fungos, vírus e nematódeos

- Aumento a tolerância ao estresse abiótico

IST – Indução da Tolerância

Sistêmica� Mudanças físicas e químicas induzidas por PGPR

� Aumento da tolerância ao estresse abiótico

ISR – Indução da Resistência

SistêmicaSistêmica

� Mudanças físicas e químicas relacionadas à defesa da planta

� Supressão de bactérias patogênicas

Indução da Tolerância Sistêmica (IST) promovida por PGPRs

ACC deaminase� Enzima que metaboliza o ácido 1-amino-ciclopropano-1-

carboxilíco(ACC)

� Inibe a produção do etileno na planta

Ciclo de Yang

Efeito da ACC deaminase contra o

estresse hídrico

Influência da produção de ACC

deaminase por Achromobacter

piechaudii ARV8 em tomate

Efeito bacteriano na resistência ao dessecamento

Influência da ACC deaminase contra dessecamento em Arabidopsis

Efeito da ACC deaminase contra o estresse

salino

Water NaCl ARV8 ARV8+NaCl

Influência da produção de ACC deaminase por Achromobacter piechaudii ARV8

em tomate

Compostos orgânicos voláteis (VOCs)

� PGPRs liberam compostos voláteis que estimulam o crescimento de plantas e resistência a salinidade

� VOCs regulam a expressão de genes relacionados ao transporte de Na+ e K+

� A expressão do gene HKT1 (high-affinity K+ transporter 1) � A expressão do gene HKT1 (high-affinity K+ transporter 1) controla a entrada de Na+ na raiz

Regulação da expressão do gene HKT1

através dos VOCs

PGPR GB03 confere resistencia a salinidade para Arabidopsis. (A) Imagens representativas. (B) crescimento apical com Bacillus subtilis GB03 e sem. (C) crescimento radicular com GB03 e sem.

Citocinina produzida por PGPR� Rizobactérias produzem citocininas

� Rota biosintética comum ao ABA

� Citocininas produzidas por rizobactérias afetam a sinalização de ABA e conferem resistência ao dessecamento

HPLC – Cromatografia liquida de alta performance. (a, b) – cromatograma com citocinina de extratos bacterianos de Paenibacillus polymyxa (c) – citocininas autenticas de plantas.

Absorção de nutrientes e fertilidade

� PGPRs estimulam a produção de AIA, que está relacionado com o desenvolvimento da raiz para uma melhor absorção, podendo também mudar a arquitetura da raiz

� Melhoria na absorção de nutrientes não é explicado pela indução de tolerância sistêmica diretamenteindução de tolerância sistêmica diretamente

� Redução na quantidade de fertilizantes no campo

� Evita o desperdício, o encarecimento da plantação e a poluição de mananciais

Acumulo de Nitrato e Fosfato na

água

PGPRs podem aumentar a absorção de nutrientes evitando a contaminação

Bibliografia� S. Mayak et al., Plant growth-promoting bacteria that confer resistance to water stress in

tomatoes and peppers, Plant Sci. 166 (2004), pp. 525–530.

� B.R. Glick et al., Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase, Crit. Rev. Plant Sci. 26 (2007), pp. 227–242.

� C-M. Ryu et al., Bacterial volatiles induce systemic resistance in Arabidopsis, Plant Physiol.134 (2004), pp. 1017–1026

� H. Zhang et al., Soil bacteria confer plant salt tolerance by tissue-specific regulation of � H. Zhang et al., Soil bacteria confer plant salt tolerance by tissue-specific regulation of the sodium transporter HKT1, Mol. Plant Microbe Interact. 21 (2008), pp. 737–744.

� D. Malakoff, Coastal ecology: death by suffocation in the Gulf of Mexico, Science 281(1998), pp. 190–192