"ABORDAGENS MULTI-ÔMICAS NO ESTUDO DE MICRO-ORGANISMOS ENDÓFITOS: CARACTERIZAÇÃO GENÔMICO-FUNCIONAL DE Phyllosticta sp. C1078 E AVALIAÇÃO DO POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO E DECONTROLEDEPATÓGENOSDEBacillussiamensis BACIII."
Metabolômica; filogenômica; rizosfera; metabarcoding; ecologia microbiana.
Os micro-organismos endofíticos, incluindo fungos e bactérias, desempenham importantes funções ecológicas em associação com suas plantas hospedeiras, contribuindo para a aquisição de nutrientes, aumento da tolerância a estresses ambientais e proteção contra fitopatógenos. Além disso, são reconhecidos como fontes promissoras de metabólitos secundários com potencial biotecnológico, farmacêutico e agrícola. Entretanto, os mecanismos genéticos, funcionais e metabólicos associados ao estilo de vida endofítico ainda permanecem pouco compreendidos, especialmente em isolados obtidos de plantas nativas de ambientes tropicais como o Cerrado brasileiro. Diante disso, esta tese teve como objetivo investigar a diversidade genômica, metabolômica e funcional de fungos e bactérias endofíticas, com foco em isolados de Phyllosticta e Bacillus, utilizando abordagens integradas de genômica, filogenômica, metabolômica, microbiologia experimental e ecologia microbiana. A caracterização genômica e metabolômica do fungo endofítico Phyllosticta sp. C1078 revelou um amplo potencial biossintético associado à produção de metabólitos especializados. A mineração genômica identificou 25 clusters de genes biossintéticos (BGCs), incluindo clusters dos tipos NRPS, NRPS-like, T1PKS, terpenos, betalactona e sistemas híbridos. A maioria dos BGCs não apresentou similaridade com vias biossintéticas previamente caracterizadas, indicando um repertório metabólico ainda pouco explorado. As análises metabolômicas por UPLC–MS/MS e molecular networking demonstraram elevada diversidade química e evidenciaram alterações significativas no perfil metabólico sob estresse salino induzido por NaCl. Foram anotados compostos pertencentes às classes de aminoácidos, nucleosídeos, peptídeos e dicetopiperazinas. Adicionalmente, foram realizadas análises filogenômicas comparativas envolvendo 56 genomas de espécies de Phyllosticta. O isolado C1078 foi posicionado em um clado próximo a espécies associadas a Citrus, embora ensaios fenotípicos tenham confirmado seu comportamento não patogênico. As análises comparativas de BGCs, CAZymes, proteases e domínios PFAM revelaram diferenças funcionais entre espécies filogeneticamente próximas, sugerindo que a adaptação ao estilo de vida endofítico está associada à composição funcional e à plasticidade genômica. O isolado também apresentou versatilidade metabólica e capacidade de produzir enzimas relacionadas à degradação de substratos vegetais. No eixo relacionado às bactérias endofíticas, a linhagem Bacillus siamensis BACIII foi investigada quanto ao seu potencial funcional, biossintético e ecológico. A cepa promoveu o crescimento vegetal de maneira dependente do hospedeiro, reduzindo o tempo de germinação e aumentando biomassa e teor de clorofila em soja e crotalária, enquanto não foram observados efeitos positivos em algodão e girassol. Ensaios de antagonismo in vitro demonstraram atividade antifúngica contra diferentes fitopatógenos, incluindo espécies de Sclerotinia, Colletotrichum, Fusarium, Macrophomina, Corynespora, Alternaria e Calonectria. A análise filogenômica confirmou a classificação da linhagem como pertencente a Bacillus siamensis, enquanto a anotação funcional revelou um genoma metabolicamente versátil contendo doze BGCs associados à produção de metabólitos bioativos, incluindo difficidina, fengicina, surfactina, macrolactina H, bacilaeno, bacilibactina e bacilisina. Também foram identificadas ilhas genômicas contendo genes relacionados à resposta ao estresse, proteínas reguladoras e elementos genéticos móveis, sugerindo possíveis mecanismos adaptativos associados à colonização vegetal e interação ecológica. Adicionalmente, o perfil metabolômico de Bacillus siamensis BACIII foi investigado sob diferentes condições de cultivo. As análises metabolômicas revelaram alterações significativas no perfil químico em resposta ao estresse osmótico induzido por NaCl. O molecular networking evidenciou um metaboloma complexo, incluindo a anotação de dicetopiperazinas previamente associadas à atividade antimicrobiana. Ensaios antifúngicos demonstraram atividade contra espécies de Candida, especialmente C. krusei. Por fim, também foi avaliado o impacto da inoculação de BACIII sobre plantas de soja e crotalária e sobre a estrutura das comunidades fúngicas associadas à rizosfera. As análises de metabarcoding demonstraram diferenças na diversidade alfa e beta das comunidades fúngicas, indicando que a inoculação com BACIII foi capaz de modular a estrutura microbiana associada às raízes. Esta tese ampliou o conhecimento sobre a diversidade genética, funcional e metabólica de micro-organismos endofíticos associados a plantas do Cerrado, evidenciando o potencial biotecnológico de fungos e bactérias endofíticas e contribuindo para a compreensão dos mecanismos ecológicos e evolutivos envolvidos nas interações planta-micro-organismo.