Utilização de ferramentas biotecnológicas e nanotecnológicas para o controle da bactéria fitopatogênica Xanthomonas campestris pv. campestris

Abstract

A fim de controlar a prodridão negra das brássicas causada por Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc), ferramentas biotecnológicas e nanotecnológicas foram utilizadas neste estudo em três etapas. Na primeira etapa, metabólitos concentrados extraídos de Rhizobium tropici (MC-RT) foram utilizados na indução de genes relacionados com defesa. Plantas de repolho foram cultivadas em casa de vegetação e aos 21 dias após a semeadura foram pulverizadas com solução de MC-RT a 1% nas folhas ou na raiz. As partes aérea e radicular foram coletadas separadamente no dia 0 (condição controle), 24 e 48 h após o tratamento (hat) e submetidas à extração de RNA para análise por RT-qPCR de 8 genes relacionados com defesa. Os resultados mostraram que MC-RT aplicado nas folhas tem efeito protetor mais duradouro e sistêmico na planta. Os resultados obtidos enfatizam o potencial biotecnológico do uso de MC-RT atuando como um elicitor de respostas de defesa ativas em plantas, podendo contribuir expresivamente para o controle da podridão negra das brássicas. Na segunda etapa foi realizada a síntese verde de nanopartículas de prata (AgNPs) utilizando extratos aquosos de folhas de repolho, Arabidopsis, neem e noni, além de extratos aquosos de partes do fruto de noni (casca ou polpa/semente), como agentes redutores e estabilizantes. As reações de síntese de AgNPs foram realizadas em 6 diferentes concentrações de extratos em soluções aquosas de nitrato de prata (AgNO3), a 1 mM final, totalizando 42 amostras de AgNPs, das quais 14 foram selecionadas, de acordo com seu diâmetro hidrodinâmico (DH), índice de polidispersidade (PdI) e potencial Zeta (ZP) e então testadas in vitro para avaliar suas atividades antibacterianas contra Xcc. As AgNPs que apresentaram a maior atividade antibacteriana na concentração de 64 µM, apresentaram o menor DH, como as sintetizadas com extrato aquoso da casca do fruto de noni (EACFN) na concentração de 60 mg/mL. Além disso, plantas com genótipos suscetíveis de B. oleracea foram tratadas com EACFN-AgNPs, e a modulação positiva de genes biomarcadores relacionados à defesa foi obtida por qRT-PCR. Plantas tratadas com EACFN-AgNPs a 64 µM quando desafiadas com Xcc apresentaram um fenótipo mais tolerante, destacando-se que a aplicação de AgNPs parece desencadear uma resposta efetiva de defesa da planta. O presente estudo revela o potencial das AgNPs em direcionar a atividade antibacteriana e melhorar a defesa das culturas de plantas e, finalmente, propõe uma abordagem alternativa interessante para combater a podridão negra, potencialmente extensível a outros patossistemas. Na terceira etapa foi realizada uma análise proteômica para compreender os mecanismos de ação de AgNPs em Xcc tratada com AgNPs (32 µM), AgNO3 (32 µM), ou sem tratamento (condição controle). Posteriormente foi realizada a extração de proteínas totais e as amostras foram submetidas à análise proteômica. Os resultados obtidos revelaram um total de 352 proteínas diferencialmente abundantes. Nas amostras tratadas com AgNPs, 134 proteínas foram diferencialmente abundantes, incluindo 107 proteínas aumentadas e 27 diminuídas, nas amostras tratadas com AgNO3 foram 14 proteínas diferencialmente abundantes, incluindo 10 proteínas aumentadas e 4 proteínas diminuídas, quando comparadas com a condição controle. Por fim, quando as amostras tratadas com AgNPs foram comparadas com as amostras tratadas com AgNO3, os resultados mostraram 204 proteínas diferencialmente abundantes, incluindo 75 proteínas aumentadas e 129 proteínas diminuídas. A análise de ontologia gênica mostrou que a maioria das proteínas reguladas positivamente estavam envolvidas em importantes processos biológicos, como homeostase de íons metálicos, desintoxicação, organização de membrana, processo metabólico de aminoácidos e carboidratos, processo metabólico lipídico, proteólise, transporte transmembranar e outros. Os resultados obtidos trazem importantes contribuições para a melhor compreensão dos mecanismos de ação de AgNPs em Xcc e poderão contribuir para o desenvolvimento de estratégias de controle de Xcc em brássica. No geral, todas as estratégias utilizadas neste estudo contribuem para o controle da podridão negra e podem levar à redução do uso de agroquímicos.