Diversidade microbiana endofítica em sementes crioulas de milho (Zea mays L.) e de um parente silvestre da espécie: uma análise comparativa com uma variedade transgênica
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Data
2025
Autores
Cardoso, Julia Benini dos Santos
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Resumo
Este estudo investigou a diversidade microbiana das sementes de diferentes genótipos de milho, analisando o impacto da domesticação, do melhoramento genético e das práticas agrícolas sobre a microbiota. A hipótese foi de que a diversidade microbiana diminuiria conforme o aumento do nível de domesticação e a intensificação do uso de insumos no cultivo. Para testar essa hipótese, foram analisadas as radículas das plântulas germinadas de Teosinto (Zea Luxurians), parente silvestre do milho, três variedades crioulas (Colorido, Amarelão e Rajado) e do híbrido transgênico SX 3197 TR por meio de sequenciamento da região 16S rRNA. O Teosinto apresentou a maior diversidade microbiana, destacando-se como reservatório genético e microbiológico. Dentre as variedades crioulas, o milho Colorido mostrou maior diversidade em níveis taxonômicos superiores, sugerindo uma maior interação ecológica favorável à manutenção de microrganismos benéficos. Já as variedades Amarelão e Rajado apresentaram perfis mais próximos ao do milho transgênico, indicando que práticas agrícolas, como o maior uso de fertilizantes, podem estar reduzindo a variabilidade microbiana. O milho transgênico SX 3197 TR apresentou um número elevado de OTUs, mas menor diversidade em níveis taxonômicos superiores, sugerindo que grupos específicos de bactérias prosperam sob manejo intensivo. A composição da microbiota variou entre os genótipos, com predominância dos Filos Proteobacteria e Actinobacteria para o Teosinto. Já as variedades cultivadas apresentaram predominância de Firmicutes, indicando possíveis impactos do manejo agrícola sobre a estrutura microbiana. Gêneros como Bacillus, Stenotrophomonas e Paenibacillus foram identificados no Teosinto e em algumas variedades crioulas, sugerindo um potencial para aplicações biotecnológicas, como o desenvolvimento de bioinsumos agrícolas. A ausência de OTUs compartilhadas entre os genótipos reforça a singularidade da microbiota de cada variedade e destaca a importância da conservação da diversidade genética do milho para manter a microbiota associada a ele. A domesticação e o melhoramento genético, bem como os distintos ambientes agrícolas de cultivo podem influenciar a microbiota das sementes, com possíveis consequências para a adaptação e a resiliência das plantas em diferentes sistemas agrícolas. É necessário ampliar os estudos sobre o papel funcional das bactérias, incluindo seu isolamento, para explorar seu potencial em bioestimulantes agrícolas.
Resumen
Este estudio investigó la diversidad microbiana de semillas de diferentes genotipos de maíz, analizando el impacto de la domesticación, el mejoramiento genético y las prácticas agrícolas en el microbiota. La hipótesis era que la diversidad microbiana disminuiría a medida que aumentara el nivel de domesticación y se intensificara el uso de insumos en el cultivo. Para probar esta hipótesis, se analizaron las raicillas de plántulas germinadas de teosinte (Zea Luxurians), un pariente silvestre del maíz, tres variedades locales (Colorido, Amarelão y Rajado) y el híbrido transgénico SX 3197 TR mediante la secuenciación de la región de ARNr 16S. El teocintle presentó la mayor diversidad microbiana, destacándose como reservorio genético y microbiológico. Entre las variedades locales, el maíz Colorido mostró una mayor diversidad en niveles taxonómicos más altos, lo que sugiere una mayor interacción ecológica favorable al mantenimiento de microorganismos beneficiosos. Las variedades Amarelão y Rajado presentaron perfiles más cercanos a los del maíz transgénico, lo que indica que las prácticas agrícolas, como el mayor uso de fertilizantes, pueden estar reduciendo la variabilidad microbiana. El maíz transgénico SX 3197 TR mostró una gran cantidad de OTU pero una menor diversidad en niveles taxonómicos más altos, lo que sugiere que grupos específicos de bacterias prosperan bajo un manejo intensivo. La composición del microbiota varió entre genotipos, con predominio del Phyla Proteobacteria y Actinobacteria para el Teosinte. Las variedades cultivadas mostraron predominio de Firmicutes, lo que indica posibles impactos del manejo agrícola en la estructura microbiana. Se han identificado géneros como Bacillus, Stenotrophomonas y Paenibacillus en el teosinte y algunas variedades locales, lo que sugiere un potencial para aplicaciones biotecnológicas, como el desarrollo de bioinsumos agrícolas. La ausencia de OTU compartidas entre genotipos refuerza la singularidad del microbiota de cada variedad y resalta la importancia de conservar la diversidad genética del maíz para mantener el microbiota asociado a él. La domesticación y la mejora genética, así como los diferentes entornos de cultivo agrícola, pueden influir en el microbiota de las semillas, con posibles consecuencias para la adaptación y resiliencia de las plantas en diferentes sistemas agrícolas. Es necesario ampliar los estudios sobre el papel funcional de las bacterias, incluido su aislamiento, para explorar su potencial en bioestimulantes agrícolas.
Abstract
This study investigated the microbial diversity of seeds of different corn genotypes, analyzing the impact of domestication, genetic improvement and agricultural practices on the microbiota. The hypothesis was that microbial diversity would decrease as the level of domestication increases and the use of inputs in cultivation intensifies. To test this hypothesis, the radicles of germinated seedlings of Teosinte (Zea Luxurians), a wild relative of corn, three landraces (Colorido, Amarelão and Rajado) and the transgenic hybrid SX 3197 TR were analyzed by sequencing the 16S rRNA region. Teosinte showed the greatest microbial diversity, standing out as a genetic and microbiological reservoir. Among the landraces, Colored corn showed greater diversity at higher taxonomic levels, suggesting a greater ecological interaction favorable to the maintenance of beneficial microorganisms. The Amarelão and Rajado varieties presented profiles closer to those of transgenic corn,indicating that agricultural practices, such as the greater use of fertilizers, may be reducing microbial variability. The transgenic corn SX 3197 TR presented a high number of OTUs, but lower diversity at higher taxonomic levels, suggesting that specific groups of bacteria thrive under intensive management. The composition of the microbiota varied among genotypes, with a predominance of the Proteobacteria and Actinobacteria phyla for Teosinte. The cultivated varieties presented a predominance of Firmicutes, indicating possible impacts of agricultural management on the microbial structure. Genera such as Bacillus, Stenotrophomonas and Paenibacillus were identified in Teosinte and in some landraces, suggesting a potential for biotechnological applications, such as the development of agricultural bioinputs. The absence of OTUs shared among genotypes reinforces the uniqueness of the microbiota of each variety and highlights the importance of conserving the genetic diversity of corn to maintain the microbiota associated with it. Domestication and genetic improvement, as well as different agricultural cultivation environments, can influence seed microbiota, with possible consequences for plant adaptation and resilience in different agricultural systems. It is necessary to expand studies on the functional role of bacteria, including their isolation, to explore their potential as agricultural biostimulants.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Ciências da Vida e da Natureza da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Biotecnologia.
Palavras-chave
melhoramento genético, milho - variedades, alimentos geneticamente modificados, sementes