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Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9445 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Pseudomonas são metabolicamente flexíveis e podem prosperar em diferentes plantas hospedeiras. No entanto, as adaptações metabólicas necessárias para a promiscuidade do hospedeiro são desconhecidas. Aqui, abordamos essa lacuna de conhecimento empregando RNAseq e comparando as respostas transcriptômicas de Pseudomonas donghuensis P482 a exsudatos radiculares de duas plantas hospedeiras: tomate e milho. Nosso principal objetivo foi identificar as diferenças e os pontos comuns entre essas duas respostas. As vias reguladas positivamente apenas por exsudatos de tomate incluíram desintoxicação de óxido nítrico, reparo de aglomerados de ferro-enxofre, respiração através do citocromo insensível a cianeto bd e catabolismo de aminoácidos e/ou ácidos graxos. Os dois primeiros indicam a presença de doadores de NO nos exsudatos das plantas teste. O milho induziu especificamente a atividade da bomba de efluxo do tipo MexE RND e a tolerância ao cobre. Os genes associados à motilidade foram induzidos pelo milho, mas reprimidos pelo tomate. A resposta compartilhada aos exsudatos parecia ser afetada tanto por compostos originários das plantas quanto por aqueles de seu ambiente de crescimento: a resistência ao arsênico e a síntese de bacterioferritina foram reguladas positivamente, enquanto a assimilação de enxofre, detecção de citrato férrico e/ou outros transportadores de ferro, aquisição de heme e o transporte de aminoácidos polares foi regulado negativamente. Nossos resultados fornecem direções para explorar os mecanismos de adaptação do hospedeiro em microrganismos associados a plantas.

As plantas nutrem comunidades microbianas na rizosfera liberando misturas de compostos orgânicos através das raízes1. Os exsudatos das raízes contêm metabólitos primários, como ácidos orgânicos, aminoácidos, açúcares e metabólitos secundários com propriedades bioativas ou de sinalização. A composição química exata dos exsudatos depende da espécie vegetal e do estado fisiológico da planta, este último dependente do estágio de desenvolvimento, disponibilidade de nutrientes e presença de estressores2. As diferenças na composição dos exsudados e no funcionamento da imunidade inata da planta moldam a composição e a atividade da microbiota radicular3.

A bactéria Pseudomonas pode prosperar em vários nichos ambientais, incluindo as raízes de várias plantas hospedeiras. Sua vantagem competitiva envolve flexibilidade metabólica e produção de uma ampla gama de metabólitos secundários, incluindo antimicrobianos e compostos de eliminação de ferro4. Muitas cepas associadas a plantas facilitam o crescimento das plantas, aliviam o estresse abiótico ou protegem as plantas contra patógenos5. Não há estudos abrangentes sobre a amplitude filogenética das plantas que uma determinada cepa de Pseudomonas pode colonizar. No entanto, certas pseudomonas provaram ser eficazes como agentes de biocontrole em espécies de plantas diferentes daquelas de origem ou em culturas múltiplas, sugerindo que as pseudomonas são colonizadores bastante promíscuos de plantas6.

Há um reconhecimento crescente de que espécies de plantas selecionam comunidades microbianas distintas7, com hospedeiros de plantas mais distantes filogeneticamente recrutando as populações de microbiota mais distintas8. Portanto, a aparente promiscuidade hospedeira de alguns microrganismos, como pseudomonas, levanta questões sobre as mudanças metabólicas necessárias das bactérias para colonizar múltiplos hospedeiros ou para manter uma associação com um hospedeiro que sofre alterações fisiológicas. Este problema tem sido difícil de resolver com os dados existentes, uma vez que a maioria dos estudos aborda apenas interações únicas entre o hospedeiro e o micróbio. Além disso, embora os determinantes da especificidade do hospedeiro nas interações planta-micróbio tenham sido estudados em profundidade para os rizóbios simbióticos, eles receberam pouca atenção em bactérias que formam associações menos íntimas com seus hospedeiros9.

Pseudomonas donghuensis P482 é uma cepa de biocontrole que inibe o crescimento de vários patógenos de plantas bacterianas e fúngicas10,11. Originalmente isolada da rizosfera do tomate (Solanum lycopersicum L.), a bactéria também pode colonizar a rizosfera da batata12 e, como mostrado neste estudo, as raízes do milho, tornando-se um modelo promissor para o estudo de características adaptativas do hospedeiro em promíscuos bactérias colonizadoras de raízes.