Bactérias endofíticas em tecidos de cafeeiro sob diferentes concentrações de CO2

Abstract

Os microrganismos endofíticos ocorrem naturalmente em todas as partes do cafeeiro e produzem metabólitos secundários que podem influenciar as características da expressão da bebida, bem como a resistência da planta às doenças e pragas. O aumento da concentração atmosférica de CO2 vem sendo observado nas últimas décadas e pode afetar positiva, negativamente ou ser neutro na planta de café, e também influenciar na comunidade de microrganismos endofíticos. A melhor forma de se realizar os estudos com o aumento da concentração de CO2 é por meio de experimento tipo FACE (Free Air Carbon Dioxide Enrichement), o qual possibilita obter uma resposta sem alterar o microclima em áreas extensas de amostragens. Diante disso, o presente trabalho teve por objetivo estudar a comunidade bacteriana endofítica em folhas, frutos e ramos de cafeeiro da variedade Catuaí Vermelho IAC 144, cultivados no experimento ClimapestFACE da Embrapa Meio Ambiente, bem como identificar as bactérias endofíticas presentes em frutos e ramos de café por meio de sequenciamento em larga escala. O experimento FACE é composto por 12 anéis, dos quais seis com a concentração atual de CO2 que é de aproximadamente 400 ppm e os outros seis enriquecidos com CO2 até uma concentração de 550 ppm. Em cada anel, foram coletados folhas, ramos e frutos nas safras de 2013 a 2015. Com os tecidos amostrados foi realizada análises por meio da técnica de T-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism), onde na amplificação do gene 16S rDNA de todas as amostras foram utilizados primers específicos para bactérias universais. Para a identificação da comunidade endofítica foi utilizado 16S rDNA de oito amostras de frutos e de três fragmentos de ramos, provenientes de quatro anéis com CO2 ambiente e quatro anéis enriquecido com CO2 de uma mesma planta, dos dois anos de coleta, totalizando 16 amostras selecionadas para o sequenciamento realizado pela técnica Ion Torrent. Os dados da técnica de T-RFLP foram analisados pelo teste ANOSIM e observadas diferenças quando comparados os agrupamentos entre folhas, frutos e ramos, contudo não foram observadas diferenças entre os tratamentos com CO2 ambiente e com enriquecimento de CO2. A Análise de Componentes Principais veio a confirmar o resultado do teste ANOSIM revelando que a estrutura das comunidades bacterianas endofíticas apresentam maior dissimilaridade quando comparadas as partes das plantas (folha, fruto e ramo). Mas ao comparar os tratamentos com CO2 ambiente e com enriquecimento de CO2, houve uma similaridade e em alguns casos havendo sobreposição, o que mostra que não houve distinção das comunidades entre os tratamentos. O sequenciamento em larga escala de amostras de frutos e ramos de cafeeiro revelou que a microbiota endofítica, que habita estes tecidos vegetais, são na sua grande maioria bactérias pertencentes aos filos Proteobactéria, Actinobactéria e Firmicutes. Quando se comparou os tecidos em que estes microrganismos vivem (frutos e ramos), a maior abundância foi encontrada colonizando os tecidos dos ramos. As plantas desenvolvidas na concentração de CO2 ambiente apresentaram maior predominância de bactérias endofíticas que as cultivadas em ambiente enriquecido com CO2.

Endophytic microorganisms occur naturally in coffee plant and produce secondary metabolites that can influence the beverage characteristics, as well as the resistance of plant diseases and pests. The increase in the atmospheric CO2 concentration has been observed in the last decades and can affect positively, negatively or be neutral to coffee plant, and also influence the endophytic microorganisms. The best way to carry out the studies with the increase of CO2 concentration is in FACE experiment (Free Air Carbon Dioxide Enrichement). The objective of this study was to study the endophytic bacterial community in leaves, fruits and branches of coffee grown in the ClimapestFACE experiment at Embrapa Environment, as well as to identify the endophytic bacteria in fruits and branches of through large-scale sequencing. The FACE experiment consists of 12 rings, of which six maintains the ambient CO2 concentration (400 pm) and other six enriched with CO2 at 550 ppm. In each ring were collected leaves, branches and fruit between 2013 and 2015. Samples were analyzed using T-RFLP technique, where specific universal bacteria primers were used in the amplification of 16S rDNA gene. For identification of endophytic community sequencing was performed through Ion Torrent technique. The data of T-RFLP technique were analyzed by ANOSIM test and differences were observed when comparing the groupings between leaves, fruits and branches, however no differences were observed between treatments with or without CO2 enrichment. The Principal Component Analysis confirmed the ANOSIM test and revealed that the structure of endophytic bacterial communities presents greater dissimilarity when comparing leaf, fruit and branch. However, in the comparison between treatments with and without CO2 enrichment there was a similarity and in some cases overlap, which shows that there was no distinction between communities. The largescale sequencing of coffee fruit and branches revealed that endophytic microbiota, which inhabits these plant tissues, are Proteobacteria, Actinobacteria and Firmicutes. When comparing the community of microorganisms in the tissues, the branches present greater abundance than the fruits. Plants developed in the ambient CO2 concentration had a greater predominance of endophytic bacteria than those grown in an environment enriched with CO2.