Bactérias do abdômen de formigas cortadeiras (Subtribo Attina): cultivo, sequenciamento e fisiologia

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Data

2020-12-16

Autores

Zani, Renata de Oliveira Aquino

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Interações entre insetos e microrganismos são comuns na natureza. As formigas pertencentes à tribo Attini interagem com uma complexa comunidade de microrganismos, alguns mediando a nutrição das formigas, outros causando infecções e outros protegendo as formigas de tais infecções. Além do fungo basidiomiceto mutualístico obrigatório que medeia a nutrição das formigas, procariotos Diazotróficos das Ordens Enterobacteriales presentes no jardim de fungos e Rhizobiales intestinais foram propostos por mediar a incorporação de nitrogênio atmosférico em proteínas de formigas. Entomoplasmatales também foram propostos para alimentar o metabolismo energético das formigas com acetato. Assim, as cortadoras de folhas parecem depender de uma comunidade microbiana para acessar os carbonos e o nitrogênio necessários à produção de milhões de indivíduos encontrados em uma única colônia. No presente trabalho, utilizamos técnicas independentes de cultivo assim como isolamento em meios de cultura para analisar microrganismos presentes nos abdomens de formigas do gênero Atta e Acromyrmex. Para abordagem independente de cultivo analisamos a classificação taxonômica dos amplicons gerados pelo sequenciamento de nova geração (NGS) das regiões V3 e V4 do gene ribossomal 16S bacteriano, que revelaram a diversidade na composição das comunidades bacterianas. Já em cultura encontramos três novos candidatos a parceiros, isolando frequentemente Rhizobiales, Burkholderiales e Pseudomonadales fixadores de nitrogênio quase idênticos do abdômen de diferentes gêneros e espécies de formigas cortadeiras. Esses isolados continham o gene nif e apresentaram capacidade de crescer em meios de cultivo a partir de nitrogênio molecular. Esses resultados apontam para múltiplas estratégias de nutrição de formigas para acessar o nitrogênio atmosférico. Este estudo destaca a importância das comunidades bacterianas associadas a formigas e fornece bases para estudos futuros sobre processos ecológicos que impulsionam o sucesso de formigas cultivadoras de fungos.
Interactions between insects and microorganisms are common in nature. Ants belonging to Attini tribe interact with a complex community of microorganisms, some mediating ants nutrition, others causing infections and others protecting ants from such infections. In addition to mandatory mutualistic basidiomycete fungus that mediates nutrition of ants, Diazotrophic prokaryotes from Enterobacterial Orders present in fungal garden and intestinal Rhizobiales have been proposed to mediate incorporation of atmospheric nitrogen into ant proteins. Entomoplasmatales have also been proposed to feed ants energy metabolism with acetate. Thus, leaf cutters seem to depend on a microbial community to access carbons and nitrogen needed to produce millions of individuals found in single colony. In present work, we used independent cultivation techniques as well isolation in culture media from of ants abdomen of Atta and Acromyrmex genera. For cultureindependent approach, we analyzed taxonomic classification of amplicons generated by Next Generation Sequencing (NGS) of V3 and V4 regions of bacterial 16S ribosomal gene, which revealed the diversity in composition of bacterial communities. In culture, we found three new candidates for partners, often isolating Rhizobiales, Burkholderiales or Pseudomonadales nitrogen fixers almost identical to abdomen of leaf-cutting ants. These results point to multiple nutrition strategies for ants with atmospheric nitrogen. This study highlights importance of bacterial communities associated with ants and provides basis for future studies on ecological processes that drive success of fungus-growing ants.

Descrição

Palavras-chave

Attini, Alphaproteobacteria, Diversidade microbiana, Mollicutes, NifH, Gene 16S rRNA, Microbial diversity, 16S rRNA gene

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