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Diferenças genômicas entre a estirpe Bradyrhizobium elkanii SEMIA 587 e a estipe de referência B. Japonicum USDA 110

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Diferenças genômicas entre a estirpe Bradyrhizobium elkanii SEMIA 587 e a estipe de referência B. Japonicum USDA 110

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Título Diferenças genômicas entre a estirpe Bradyrhizobium elkanii SEMIA 587 e a estipe de referência B. Japonicum USDA 110
Autor Soares, Rene Arderius
Orientador Passaglia, Luciane Maria Pereira
Data 2009
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Biociências. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular.
Assunto Bradyrhizobium elkanii
Bradyrhizobium japonicum
Genética molecular
Resumo Rizóbios são bactérias estritamente aeróbias, quimioorganotróficas, com a forma de bastonetes não formadoras de esporos, Gram-negativas, com um tamanho que varia de 0,5- 0,9 µm X 1,2-3,0 µm. Normalmente encontradas no solo, fixam nitrogênio atmosférico (N2) em simbiose com leguminosas e algumas plantas não leguminosas, induzindo a formação de nódulos nas raízes, permanecendo nestas como bacteróides fixadores de nitrogênio. No Brasil rizóbios são inoculados em lavouras de soja, pois a inoculação com bactérias fixadoras de nitrogênio supre totalmente a necessidade de utilização de adubos nitrogenados. No presente estudo foi realizada uma análise comparativa entre as espécies Bradyrhizobium japonicum (estirpe USDA 110) e Bradyrhizobium elkanii (estirpe SEMIA 587) através da aplicação da técnica de RDA (Representational Difference Analysis). RDA é uma técnica bastante útil para revelar seqüências únicas entre dois genomas ou transcritomas semelhantes. Após três ciclos de hibridizações subtrativas e amplificações dos fragmentos tester, fragmentos de aproximadamente 300 pb foram gerados. Estes fragmentos foram clonados em pUC18 e seqüênciados. Das 200 seqüências obtidas, 46 pertenceram exclusivamente à B. elkanii e 154 tiveram homologia com B. japonicum. Entre as 46 seqüências sem homologia com B. japonicum, 39 não demonstraram homologia com nenhuma seqüência depositada nos bancos de dados públicos e sete seqüências mostraram homologia com proteínas conhecidas. Estas sete seqüências foram divididas em três grupos: seqüências homólogas a outras estirpes ou espécies de Bradyrhizobium, seqüências homólogas a outras bactérias fixadoras de nitrogênio e seqüências homólogas a bactérias não fixadoras de nitrogênio. O grupo com homologia a estirpes de Bradyrhizobium foi composto por dois clones: clone i5 foi homólogo a um transportador ABC (ATP Binding Cassette, hlyB like protein) de Bradyrhizobium sp. ORS278, e o clone i29 foi homólogo à subunidade menor da carboxylase (tipo RuBisCO) da estirpe foto-organotrófica Bradyrhizobium sp. BTA1. O grupo com homologia a outras bactérias fixadoras de nitrogênio foi composto por três clones: clone i150 foi homólogo à subunidade alfa da 4-hydroxybenzoyl-CoA redutase de Mesorhizobium loti, clone i170 foi homólogo a uma proteína hipotética conservada de Rhodopseudomonas palustris, e o clone ii23 foi homólogo ao fator de virulência mviN de Xanthobacter autotrophicus Py2. O grupo com homologia a bactérias não fixadoras de nitrogênio foi também composto por dois clones: clone i65 foi homólogo à peptidase M19 de Sphingopyxis alaskensis RB2256, e o clone i157 foi homólogo a uma proteína hipotética conservada de Nitrobacter winogradsky. Esse conhecimento genômico de B. elkanii poderá ajudar na compreensão das diferenças fisiológicas encontradas entre essas duas espécies e servir como base na caracterização de estirpes isoladas de nódulos de soja.
Abstract Rhizobia are strictly aerobic chemoorganotrophic rod-shaped sporeless bacteria. They are a Gram-negative bacteria with a size that varies between 0.5-0.9 µm to 1.2-3.0 µm. Normally found in the ground, they fix atmospheric nitrogen (N2) in symbiosis with leguminous plants and some non leguminous plants, inducing the formation of nodules in the roots where the bacterium differentiates itself into nitrogen-fixing bacteroids. In Brazil, rhizobia are inoculated in soybean crops. This inoculation totally fulfills the crop need of nitrogen. In the present study a comparative analysis was carried out between Bradyrhizobium japonicum (USDA 110) and Bradyrhizobium elkanii (SEMIA 587) through the application of the RDA technique (Representational Difference Analysis). RDA is a quite useful technique to reveal the unique sequences between two genomes or transcriptomes. After three cycles of subtractive hybridizations and amplifications of the tester DNA, 300 pb fragments were obtained. These fragments were cloned into pUC18 vector and were sequenced. Two hundred RDA sequences were obtained. Forty six sequences among the 200 belonged exclusively to the tester strain B. elkanii SEMIA 587, and 154 had homology to the driver strain B. japonicum USDA110. From the 46 sequences with no homology to B. japonicum USDA 110 genome, 39 showed no homology with sequences in public databases and seven sequences showed homology with known proteins. These seven sequences were divided in three groups: homolog to other Bradyrhizobium strains, homolog to other nitrogen-fixing bacteria, and homolog to non nitrogen-fixing bacteria. The group of homolog to other Bradyrhizobium strains was composed by two clones: clone i5 was homolog to a putative toxin secretion ABC transporter from Bradyrhizobium sp. ORS278, and clone i29 was homolog to a putative carboxylase like RuBisCO small subunit from the photoorganotroph Bradyrhizobium sp. BTA1. The group of homolog to other nitrogen-fixing bacteria was composed by three clones: clone i150 was homolog to a 4-hydroxybenzoyl-CoA reductase alpha-subunit of Mesorhizobium loti, clone i170 was homolog to a conserved hypothetical protein of Rhodopseudomonas palustris, and clone ii23 was homolog to a virulence factor mviN of Xanthobacter autotrophicus Py2. The group of homolog to other non nitrogen-fixing bacteria was also composed by two clones: clone i65 was homolog to a peptidase M19 of Sphingopyxis alaskensis RB2256, and clone i157 was homolog to a conserved hypothetical protein of Nitrobacter winogradsky. This better understanding of B. elkanii genome could help us in the comprehension of physiological differences between these two species and it could be a useful tool to characterize Bradyrhizobia strains isolated from soybean nodules.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/17062
Arquivos Descrição Formato
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