Avaliação do potencial biotecnológico de linhagens mutantes de Rhizobium tropici

Abstract

O feijoeiro desenvolve associação simbiótica nas raízes com a bactéria Rhizobium tropici, naturalmente ou via inoculação, propiciando a infecção das raízes da planta hospedeira e provocando a formação de nódulo onde ocorre a fixação do N2. Os genes bacterianos envolvidos na formação dos nódulos estão divididos em: 1) genes que especificam a composição bioquímica da superfície celular bacteriana e 2) genes relacionados à produção de polissacarídeos. Estirpes de rizóbio são eficientes produtores de EPS, tais moléculas estão envolvidos nos processos de infecção e fixação biológica do nitrogênio (FBN). Estirpes mutantes dessa bactéria têm um papel importante não só na fixação biológica do nitrogênio, como também, biotecnologicamente. Neste trabalho foi realizada a caracterização do potencial biotecnológico de microrganismos mutantes em relação a sua estirpe selvagem SEMIA 4080, por meio da análise de expressão gênica, por PCR em tempo real, dos genes fixN, nifH, exoZ, exoR e phbC, relacionados ao processo de FBN. Foram selecionados quatro mutantes construídos por inserção de transposons Tn5. Para a avaliação da expressão gênica, o RNA foi extraído nas fases lag, log e estacionária de crescimento bacteriano e também na fase de bacterióides, isolados de nódulo de feijoeiro inoculados com as estirpes mutantes e selvagem. Os dados de seqüenciamento revelam que a mutação não ocorreu no gene exoZ, gene para o qual a mutação foi direcionada. A mutação aparentemente não alterou a expressão dos genes relacionados à FBN, no entanto, os mutantes apresentaram menor eficiência na simbiose. Sendo assim, tais mutantes são recomendados na utilização biotecnológica, uma vez que apresentam maior produção de exopolissacarídeos em relação a sua estirpe selvagem

Plant bean develops symbiotic association with Rhizobium tropici bacteria both naturally or through inoculation, enabling the infection of roots of the host plant and triggering nodule formation where N2 fixation takes place. The bacterial genes involved in the formation of the nodules are divided into two classes: 1) genes that specify the biochemical composition of the bacterial cell surface and 2) genes related to the production of capsular polysaccharides. Rhizobia strains are efficient producers of exopolysaccharides and such exudates present complex structure involved in processes of infection and biological nitrogen fixation (BNF). This work focused on the characterization of the biotechnological potential of mutants in relation to their wild type SEMIA 4080, through gene expression analysis by real time PCR, gene fixN, nifH, exoZ, exoR and phbC, related to the process of BNF. Four mutants selected were constructed by insertion of transposons Tn5. For the evaluation of gene expression, RNA was extracted phases lag, log and stationary, bacterial growth phase and also in bacteroids isolated from nodules of bean plants inoculated with the mutant strains and wild type. The sequencing data revealed that the mutation not occur in exoZ gene, the gene to which mutation was directed. The mutation apparently did not alter the expression of genes related to BNF, however, the mutants were less efficient in symbiosis. Thus, these mutantes are recommended in the biotechnological utilization since a higher production of exopolysaccharides in relation to their wild type strain