Pesquisa
Caracterização dos genes aapP e nopP relacionados à eficiência da fixação biológica do nitrogênio com a soja em estirpes de Bradyrhizobium japonicum contrastantes para esta característica
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Jhonatan Gonçalves Perin
Orientador: Fernando Gomes Barcellos
Defendido em: 29/08/2012
Resumo
Com grande valor econômico, a soja (Glycine Max) é o grão com maior destaque em nível de exportação no Brasil e, o cultivo desta leguminosa é de grande importância para a produção de óleo vegetal não somente no Brasil, mas em todo o mundo. No Brasil, a alta produtividade é devido aos programas de melhoramento vegetal e à inoculação com estirpes selecionadas de Bradyrhizobium japonicum e B. elkanii. Estas espécies de rizóbos são capazes de realizar simbiose com as raízes da soja, resultando na formação de estruturas denominadas nódulos onde estas realizam a Fixação Biológica do Nitrogênio (FBN). Os nódulos são o resultado de um processo de infecção causado pelas bactérias simbiontes, porém o processo de formação dos nódulos envolve várias etapas de expressão de genes específicos da planta hospedeira e da bactéria. A FBN através da inoculação da soja com estirpes selecionadas de bactérias do gênero Bradyrhizobium, tem sido essencial na viabilidade econômica da cultura da soja no Brasil, dispensando o uso de adubação nitrogenada. No entanto, devido ao constante aprimoramento das práticas agrícolas, bem como ao lançamento de cultivares mais produtivas e adaptadas às diferentes condições ambientais e ao estabelecimento de populações de estirpes em solos previamente inoculados, é necessário a busca por estirpes de Bradyrhizobium cada vez mais eficientes no processo de FBN com a soja. Portanto, para isso, faz-se necessário a identificação de genes relacionados aos processos de eficiência na FBN com a soja, para o uso como marcadores moleculares nos programas de seleção de estirpes mais eficientes para este processo. Desta forma, este estudo teve como objetivo identificar a presença de polimorfismos, através da técnica de PCR-RFLP, na sequência dos genes nopP e aapP, identificados previamente na estirpe S 370 como relacionados à eficiência na FBN, em estirpes de B. japonicum contrastantes para esta característica, bem como a possibilidade do uso destes genes como marcadores na seleção de estirpes de Bradyrhizobium japonicum mais eficientes no processo de FBN com a soja. Os resultados obtidos demonstraram uma alta conservação nas sequênicas do genes aapP entre as estipes de B. japonicum analisadas, não sendo possível a identificação de polimorfismos. Da mesma forma, com base na comparação entre sequências nucleotídicas do gene nopP, obtidas a partir do banco de dados GenBank, provenientes de diferentes espécies de rizóbios, foi identificada uma alta conservação deste gene entre as espécies analisadas. A conservação na sequência nucleotídica destes genes pode estar relacionada com a função adaptativa que estes possam exercer durante o processo evolutivo das espécies de rizóbios.
Palavras-chave
*Bradyrhizobium japonicum*. fixação biológica de nitrogênio. PCR-RFLP. Inoculação.
Title
Characterization of *aapP* and *nopP* genes of *Bradyrhizobium japonicum* related to the biologic nitrogen fixation efficiency with soybean in strains contrasting to this feature
Abstract
With a high economic value, the soybean (Glycine max) is the grain with the main distinction in exportation level in Brazil. However, the cultivation of this leguminous plant is of great importance to the vegetable oil production not only in Brazil, but in all world. In Brazil, the high productivity is divided to the crop breeding programs and to the inoculation with selected Bradyrhizobium japonicum and B. elkanii strains. These rhizobia species are capable of accomplish symbiosis with the soybean roots, resulting in the formation of structures named as nodules where they carry out the Biological Nitrogen Fixation (BNF). The nodules are the result of the process of infection with the symbiont bacteria. However, the nodule formation process involves several steps of expression of specific genes from both the host plant and the bacteria. The BNF trough the inoculation of soybean with selected strains of the Bradyrhizobium genera, have been essential to the economic viability of the soybean culture in Brazil, without the necessity of nitrogen fertilizers utilization. However, divided to the continuous improvement of agricultural practices, to the different environmental conditions and to the establishment of strains populations in previously inoculated soils, it is necessary the search to new Bradyrhizobium genotypes (strains) more efficient to the BNF with soybean. Therefore, it is necessary the identification of genes related to the BNF efficiency with soybean, to the use as molecular markers in the strain selection programs. Therefore, this study aimed at identifying the existence of polymorphism, through the PCR-RFLP technique, in the nopP and aapP gene sequences, previously identified in the S 370 strain as related to efficiency to the BNF process, among B. japonicum strains contrasting to this feature. Also, this study aimed at verifying the possibility of using of these genes as molecular markers in the B. japonicum strains selection programs. The obtained results showed a high conservation in the aapP gene sequence among the B. japonicum strains analyzed, as the polymorphism was not possible to be identified. In the same way, it was observed a high conservation of nopP gene sequences, obtained from GenBank database, from different rhizobia species. The sequence conservation of these genes may be related to the adaptive function that they may carry out during the evolutive process of rhizobia species.
Keywords
*Bradyrhizobium japonicum*. biological nitrogen fixation. PCR-RFLP. Inoculation.