Análise comparativa dos genes de reparo do DNA em Gluconacetobacter diazotrophicus e Gluconobacter oxydans

Gluconacetobacter diazotrophicus é uma alfa-proteobactéria Gram-negativa, tolerante a meios ácidos, fixadora de nitrogênio atmosférico e foi a primeira bactéria diazotrófica endofítica isolada da cana-de-açúcar. Por sua vez, Gluconobacter oxydans, também alfa-proteobactéria Gram-negativa, possui a capacidade de oxidar incompletamente alcoóis e carboidratos. Ambas de interesse biotecnológico e industrial, essas bactérias tiveram seus genomas seqüenciados completamente em 2007. Desta forma, foi de interesse desse trabalho analisar e comparar os genes de reparo do DNA devido sua importância na manutenção da integridade genômica. Sendo assim, as vias de reparo presentes nos dois organismos foram identificadas, utilizando como base uma terceira alfa-proteobactéria, a Caulobacter crescentus, cujos genes de reparo foram descritos por um trabalho anterior e também os genes bem estabelecidos para o reparo do DNA em Escherichia coli. Para esse estudo, um banco de dados contendo ortólogos para os genes de reparo de DNA encontrados nos organismos foi criado e análises comparativas por similaridade usando o pacote Blast e o software Clustal foram feitas. Este estudo demonstrou que as principais vias de reparo ao DNA reparos por excisão, reparo direto, reparo recombinacional e reparo pelo sistema SOS estão presentes nos organismos analisados, demonstrando, na maioria das vezes, boa similaridade com E. coli. Interessantemente, foram encontradas duplicações gênicas nos quais uma das cópias estava presente no cromossomo e a outra, no plasmídeo, como no caso de UvrD, DnaE e Ssb, possivelmente caracterizando eventos de transferência lateral. Por fim, uma grande novidade foi a identificação de ortólogos para RecB em G. diazotrophicus e G. oxydans e de ortólogos duplicados de RecD em G. diazotrophicus. Até o momento, não havia sido relatada a presença de membros da via de iniciação RecBCD do reparo recombinacional em alfaproteobactérias

Design, development, and use of molecular primers and probes for the detection of Gluconacetobacter species in the pink sugarcane mealybug

Molecular tools for the species-specific detection of Gluconacetobacter sacchari, Gluconacetobacter diazotrophicus, and Gluconacetobacter liquefaciens from the pink sugarcane mealybug (PSMB) Saccharicoccus sacchari Cockerell (Homiptera: Pseudococcidae) were developed and used in polymerase chain reactions (PCR) and in fluorescence in situ hybridizations (FISH) to better understand the microbial diversity and the numerical significance of the acetic acid bacteria in the PSMB microenvironment. The presence of these species in the PSMB occurred over a wide range of sites, but not in all sites in sugarcane-growing areas of Queensland, Australia, and was variable over time. Molecular probes for use in FISH were also designed for the three acetic acid bacterial species, and shown to be specific only for the target species. Use of these probes in FISH of squashed whole mealybugs indicated that these acetic acid bacteria species represent only a small proportion of the microbial population of the PSMB. Despite the detection of Glac. sacchari, Glac. diazotrophicus, and Glac. liquefaciens by PCR from different mealybugs isolated at various times and from various sugarcane-growing areas in Queensland, Australia, these bacteria do not appear to be significant commensals in the PSMB environment.

Interação entre bactérias diazotróficas e doses de n-fertilizante na cultura da cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

Caracterização fisiológica e do perfil de expressão gênica do transporte de nitrogênio em genótipos contrastantes para processo de fixação biológica de N2 de cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

A cana-de-açúcar é uma cultura agrícola de grande importância econômica para o Brasil, e a expansão de seu cultivo para solos marginais requer uma maior utilização de fertilizantes à base de nitrogênio (N). Na maioria dos países produtores, a adubação nitrogenada se baseia em altas doses de aplicação, enquanto, no Brasil, o seu uso é relativamente baixo devido, em parte, ao processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) pela ação de bactérias diazotróficas. Além da FBN, as plantas adquirem fontes de N, como amônio e nitrato, por meio de transportadores de membranas localizados nas raízes. Há evidências que a associação com microrganismos pode favorecer as plantas por meio da regulação dos genes de transportadores de N. Desta forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar o transporte de amônio e nitrato, avaliando a expressão gênica dos principais transportadores de N em cana-de-açúcar cultivada in vitro sob o efeito da associação com bactérias diazotróficas. Também foi descrita a comunidade bacteriana de plântulas in vitro, bem como o efeito da fertilização com N e da inoculação com bactérias diazotróficas em plantas maduras. Plântulas de \'SP70- 1143\' e \'Chunee\', que contrastam para FBN, foram empregadas em ensaios in vitro sob diversas concentrações e fontes de N em associação ou não com uma estirpe de Gluconacetobacter diazotrophicus ou um mistura de bactérias diazotróficas (G. diazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae, H. rubrisubalbicans, Azospirillum amazonense e Burkholderia tropica). A caracterização do transporte de N por meio de ensaios de absorção de nitrato e amônio marcados (15N) revelou que a interação entre cana-de-açúcar x G. diazotrophicus induziu a expressão do gene do transportador de nitrato ScNRT2.1, o que levou a uma tendência no aumento no influxo de nitrato, assim como dos genes de transportadores de amônio ScAMT1.1 e ScAMT1.3, resultando em maiores influxos de amônio apenas para a cultivar \'SP70- 1143\'. Já a associação da cana-de-açúcar com a mistura de bactérias diazotróficas revelou que somente houve indução transcricional de ScAMT1.1, o que resultou na maior absorção de amônio em \'SP70-1143\'. Por sua vez, quando analisada a interação in vitro por 30 dias, a presença da bactéria, apesar de transiente, possivelmente favoreceu a expressão dos genes de transportadores de nitrato ScNRT1.1 e ScNRT2.1, e do transportador de amônio ScAMT1.1, resultando no maior acúmulo de 15N-nitrato de amônio nas plantas de \'SP70-1143\'. Foi detectada uma comunidade bacteriana associada a plântulas micropropagadas, a qual é distinta entre os genótipos \'SP70-1143\' e \'Chunee\' e se altera com a inoculação com G. diazotrophicus. Para as plantas cultivadas em campo, a comunidade bacteriana existente foi alterada pela fertilização de N, mas não pela inoculação com diazotróficas. Portanto, a inoculação com bactérias diazotróficas parece induzir a expressão dos principais genes transportadores de amônio e nitrato em plântulas do genótipo \'SP70-1143\' resultando na maior absorção de fontes inorgânicas de N.

Molecular investigation of the microbial populations of the pink sugarcane mealybug, Saccharicoccus sacchari

In an attempt to better understand the microbial diversity and endosymbiotic microbiota of the pink sugarcane mealybug (PSMB) Saccharicoccus sacchari Cockerell (Homoptera: Pseudococcidae), culture-independent approaches, namely PCR, a 16S rDNA clone library, and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) were used. Previous work has indicated that the acetic acid bacteria Gluconacetobacter sacchari, Gluconacetobacter diazotrophicus, and Gluconacetobacter liquefaciens represent only a small proportion of the microbial community of the PSMB. These findings were supported in this study by TGGE, where no bands representing G. sacchari, G. diazotrophicus, and G. liquefaciens on the acrylamide gel could be observed following electrophoresis, and by a 16S rDNA clone library study, where no clones with the sequence of an acetic acid bacterium were found. Instead, TGGE revealed that the mealybug microbial community was dominated by beta- and gamma-Proteobacteria. The dominant band in TGGE gels found in a majority of the mealybug samples was most similar, according to BLAST analysis, to the beta-symbiont of the craw mealybug Antonina crawii and to Candidatus Tremblaya princeps, an endosymbiont from the mealybug Paracoccus nothofagicola. The sequences of other dominant bands were identified as gamma-Proteobacteria, and were most closely related to uncultured bacterial clones obtained from soil samples. Mealybugs collected from different areas in Queensland, Australia, were found to produce similar TGGE profiles, although there were a few exceptions. A 16S rDNA clone library based on DNA extracted from a mealybug collected from sugarcane in the Burdekin region in Queensland, Australia, indicated very low levels of diversity among mealybug microbial populations. All sequenced clones were most closely related to the same members of the gamma-Proteobacteria, according to BLAST analysis.

Investigation into the ability of Gluconacetobacter sacchari to live as an endophyte in sugarcane

The relatively low numbers and sporadic pattern of incidence of the acetic acid bacterium Gluconacetobacter sacchari with the pink sugarcane mealybug (PSMB) Saccharicoccus sacchari Cockerell (Homoptera: Pseudococcidae) over time and from different sugarcane-growing regions do not indicate that Glac. sacchari is a significant commensal of the PSMB, as has been previously proposed. This study was conducted to investigate the hypothesis that Glac. sacchari is, like its closest relative Glac. diazotrophicus, an endophyte of sugarcane (Saccharum officinarium L.). In this study, both Glac. sacchari and Glac. diazotrophicus were isolated from internal sugarcane tissue, although the detection of both species was sporadic in all sugarcane-growing regions of Queensland tested. To confirm the ability of Glac. sacchari to live endophytically, an experiment was conducted in which the roots of micropropagated sugarcane plantlets were inoculated with Glac. sacchari, and the plantlets were subsequently examined for the presence of the bacterium in the stem cells. Pure cultures of Glac. sacchari were grown from homogenized surface sterilized sugarcane stems inoculated with Glac. sacchari. Electron microscopy was used to provide further conclusive evidence that Glac. sacchari lives as an endophyte in sugarcane. Scanning electron microscopy of (SEM) sugarcane plantlet stems revealed rod-shaped cells of Glac. sacchari within a transverse section of the plantlet stem cells. The numbers of bacterial cells inside the plant cell indicated a successful infection and colonization of the plant tissue. Using transmission electron microscopy, (TEM) bacterial cells were more difficult to find, due to their spatial separation. In our study, bacteria were mostly found singularly, or in groups of up to four cells inside intercellular spaces, although bacterial cells were occasionally found inside other cells.

Desenvolvimento de métodos de cultivo de Gluconacetobacter xylinus para obtenção de compósitos à base de celulose bacteriana e colágeno tipo I adicionado in situ

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Bacterial cellulose production by Gluconacetobacter xylinus by employing alternative culture media

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Ocorrência de micorrizas arbusculares e da bactéria diazotrofica Acetobacter diazotrophicus em cana-de-açúcar.

Foi avaliada a ocorrência e a distribuição de espécies de fungos micorrízicos arbusculares e A. diazotrophicus em plantios de cana-de-açúcar em diferentes tipos de manejo nos Estados do Rio de Janeiro e Pernambuco. Foram feitas 35 coletas de amostras de solo da rizosfera e de raízes de 14 variedades de cana-de-açúcar para extração de esporos e isolamento da bactéria. O numero de esporos variou de 18 a 2.070/ 100 mL de solo, e os maiores numero e diversidade de espécies foram verificados nos canaviais de Campos, RJ, especialmente naqueles que não adotam a queima de palhico. As espécies predominantes nas três localidades amostradas foram: Acaulospora sp., Scutellospora heterogama, Glomus etunicatum, Glomus occultum e Gigaspora margarita. A. diazotrophicus estava presente nas amostras de raízes colhidas em canaviais de Campos, com exceção de uma coleta de cana-de-açúcar plantada num solo usado como bacia de sedimentação de vinhaça. Não foi possível isolar essa bactéria a partir de esporos desinfestados dos FMAs nativos, apenas dos esporos lavados com agua estéril The occurrence and distribution of species of arbuscular mycorrhizae fungi and Acetobacter diazotrophicus in sugar cane (Saccharum officinarum) grown in different regimes of crop management in the States of Rio de Janeiro and Pernambuco were studied. Thirty five samples of the rhizosphere soil and roots were collected from 14 varieties of sugar cane for the extraction of spores and isolation of the bacterium. The number of spores varied from 18 to 2.070 per 100 mL of soil, and the greatest diversity of fungal species was found in the sugarcane fields of Campos (Rio de Janeiro State), especially in those where the sugarcane trash was not burned at harvest. The predominant species found in the three localities sampled were: Scutellospora heterogama, Glomus etunicatum, Glomus occultum, Glomus macrocarpum, Acaulospora sp. and Gigaspora margarita. A. diazotrophicus was present in almost all samples of root with the exception of one harvest of sugar cane taken from an area used for the sedimentation of vinasse (distillery waste). It was not possible to detect the bacterium from surface sterilised spores of native arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), only from washed ones using sterile water.

Influence of organic fertilization on the number of culturable diazotrophic endophytic bacteria isolated from sugarcane

The numbers of culturable diazotrophic endophytic bacteria (CDEB) from roots stems and leaves of sugarcane submitted to organic inorganic or no fertilization were compared In order to determine the size of the N(2) fixing populations the Most Probable Number technique (MPN) was used The quantification of diazotrophic bacteria by using the acetylene reduction assay (ARA) was more accurate than observing the bacterial growth in the vials to confirm N(2) fixing capability the detection of gene nifH was performed on a sample of 105 Isolated bacteria The production of extracellular enzymes involved in the penetration of the plants by the bacteria was also studied The results showed that organic fertilization enhances the number of CDEB when compared with conventional fertilization used throughout the growing season The maximum number of bacteria was detected in the roots Roots and stems presented the greatest number of CDEB in the middle of the cropping season and in leaves numbers varied according to the treatment Using two pairs of primers and two different methods the nifH gene was found in 104 of the 105 tested isolates Larger amounts of pectinase were released by isolates from sugarcane treated with conventional fertilizers (66%) whereas larger amounts of cellulase were released by strains isolated from sugarcane treated with organic fertilizers (80%) (C) 2010 Elsevier Masson SAS All rights reserved

Biossíntese e recentes avanços na produção de celulose bacteriana

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Preparation and antibacterial activity of silver nanoparticles impregnated in bacterial cellulose

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synthesis and characterization of silver nanoparticles impregnated into bacterial cellulose

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Transparent bacterial cellulose-boehmite-epoxi-siloxane nanocomposites

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bacterial cellulose membrane as flexible substrate for organic light emitting devices

Bacterial cellulose (BC) membranes produced by gram-negative, acetic acid bacteria (Gluconacetobacter xylinus), were used as flexible substrates for the fabrication of Organic Light Emitting Diodes (OLED). In order to achieve the necessary conductive properties indium tin oxide (ITO) thin films were deposited onto the membrane at room temperature using radio frequency (r.f) magnetron sputtering with an r.f. power of 30 W, at pressure of 8 mPa in Ar atmosphere without any subsequent thermal treatment. Visible light transmittance of about 40% was observed. Resistivity, mobility and carrier concentration of deposited ITO films were 4.90 x 10(-4) Ohm cm, 8.08 cm(2)/V-s and -1.5 x 10(21) cm(-3), respectively, comparable with commercial ITO substrates. In order to demonstrate the feasibility of devices based on BC membranes three OLEDs with different substrates were produced: a reference one with commercial ITO on glass, a second one with a SiO(2) thin film interlayer between the BC membrane and the ITO layer and a third one just with ITO deposited directly on the BC membrane. The observed OLED luminance ratio was: 1; 0.5; 0.25 respectively, with 2400 cd/m(2) as the value for the reference OLED. These preliminary results show clearly that the functionalized biopolymer, biodegradable, biocompatible bacterial cellulose membranes can be successfully used as substrate in flexible organic optoelectronic devices. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.