Ecologia e taxonomia de rizóbios de mimosas do Brasil: diversidade e interação com seus hospedeiros de diferentes biomas

Abstract

O Brasil é o principal centro de diversidade de mimosas no mundo e os Biomas Cerrados e Caatinga concentram cerca de metade das espécies descritas. Embora estas leguminosas estabeleçam simbiose predominantemente com Beta-rizóbios, membros da subclasse Alfaproteobacteria também nodulam efetivamente. No Brasil, a principal nodulação nas mimosas se dá por espécies do gênero Paraburkholderia, e até o momento, não incluem o gênero Cupriavidus e outros alfa-rizóbios como parceiros simbióticos nativos. Essa tese traz novas informações biogeográficas sobre estas interações, sendo dividida em dois capítulos: I - Um estudo ecológico e taxonômicos dos rizóbios de mimosas dos biomas Amazônia, Cerrado, Caatinga e Mata Atlântica; e II - A descrição de nova espécie (Rhizobium altiplani) isolada de Mimosa pudica sob um solo antropizado de Brasília dentro do domínio Cerrado. O estudo foi baseado em 724 bactérias provenientes de nódulos de 16 espécies de mimosas invasivas e endêmicas coletadas de 25 locais de estudos, onde M. pudica constituiu a principal espécie estudada. Estes isolados foram caracterizados a partir de atributos fenotípicos e genotípicos, sendo observada a dominância de espécies de Paraburkholderia. Entretanto, pela primeira vez, foi constatada a presença de espécies de Cupriavidus nodulando mimosas, espontaneamente, em três dos quatro biomas estudados, enquanto que espécies do gênero Rhizobium foram bem representadas nos biomas Cerrado e Amazônia. Toda coleção foi agrupada a partir de perfis de Box-PCR ou por meio da comparação de perfis fenotípicos, sendo selecionadas 188 bactérias para a submissão ao postulado de Koch utilizando M. pudica como planta hospedeira. Deste total, 106 rizóbios foram capazes de formar nódulos com diferentes características de tamanho, coloração e atividade da enzima leg-hemoglobina dependendo das estirpes inoculadas. Com base nas sequências do gene 16S rRNA, 98 bactérias apresentaram homologias com 16 espécies de alfa e beta-rizóbios, consistindo P. tuberum o principal simbionte de mimosas do Brasil. As filogenias dos genes 16S rRNA e recA mostraram que a maioria dos isolados formaram clados distintos para cada espécie, sendo estes de baixa variabilidade intraespecíficas, com exceção dos isolados das espécies P. nodosa e P. diazotrophica que apresentaram diferenças entre as populações de diferentes localidades. Quanto aos genes simbióticos (nifH e nodC) foram observadas poucas evidências de eventos de transferência horizontal de genes, sendo a maior parte dos agrupamentos semelhantes aos observados nas filogenias dos genes conservados. As estirpes do gênero Cupriavidus apresentaram genes distintos das estirpes tipo e semelhantes as do Uruguai e Brasil, constituindo assim uma população Sul-americana. A partir deste estudo taxonômico inicial, cinco isolados do gênero Rhizobium do Distrito Federal mostraram-se distintos de qualquer outra estirpe tipo. Esta divergência também foi confirmada por meio de análises de sequências multilocus, comparação de genoma e testes fenotípicos, sendo confirmado o isolamento de uma nova espécie, nomeada Rhizobium altiplani. Por fim, a estirpe tipo de R. altiplani (BR 10423T) foi transformada para a expressão do gene “repórter” GFP e submetida a experimento de inoculação cruzada. Os resultados mostraram que R. altiplani foi capaz de nodular Phaseolus vulgaris, Vigna unguiculata, Crotalaria juncea e Lupinus angustifolium e M. pudica, no entanto, a efetividade da nodulação foi diferenciada entre as plantas hospedeiras.