Prospecção de Bacillus altitudinis 1.4 isolado de sedimento da região sul do Brasil : promoção do crescimento vegetal e potencial probiótico

Abstract

Bactérias do gênero Bacillus são ubíquas na natureza e produzem diversos compostos antimicrobianos, sendo cada vez mais utilizadas na promoção do crescimento vegetal, no setor industrial e também como probióticos. O objetivo deste estudo foi identificar o isolado Bacillus sp. 1.4 em nível de espécie, estudar as suas propriedades probióticas e as propriedades como promotor do crescimento vegetal. O isolado bacteriano foi identificado como Bacillus altitudinis 1.4 pela análise da sequência do gene 16S rRNA e métricas genômicas. A substância antimicrobiana extraída com butanol inibiu Listeria monocytogenes ATCC 7644 e Bradyrhizobium japonicum CT 00345 com halos de inibição de 12 e 13 mm, respectivamente. No ensaio de produção de exopolissacarídeos, B. altitudinis 1.4 apresentou resultado negativo e na avaliação da motilidade pelo ensaio de swarming, halos de 90 mm foram observados em ambas as concentrações de ágar (0,3 e 0,7%). O isolado foi capaz de solubilizar fosfato inorgânico, coexistir com B. japonicum CT 00345 e formar biofilme quando cultivado em conjunto. Também foi observado que B. altitudinis 1.4 foi parcialmente inócuo, seus esporos toleraram a passagem ao trato gastrointestinal, bem como aderiram as células Caco-2. O isolado foi capaz de se autoagregar e coagregar com patógenos. A análise genômica revelou genes potencialmente codificadores de características que podem ser benéficas para as plantas, como (acdS, iaaM, iaaH, ipdC, trpA, B ,C, D, upps, dxr, ispE,F, potA, potD, potE, speB,epsG, pgaA,B,C,D e exoZ). Também foram identificados genes com características probióticas (flgA-L, motA, B, pgaA-D, luxS). Neste estudo, avaliou-se a expressão gênica de citocinas pró inflamatórias e anti inflamatórias para diferentes tratamentos. As células vegetativas viáveis de B. altitudinis 1.4, aumentaram a transcrição dos fatores pró-inflamatórios, como TNFα, NFkβ, TLR2, além de aumentar também a transcrição de IL-10, indicando a tendência de estimular um perfil pró-inflamatório. Diante dos resultados apresentados, B. altitudinis 1.4 apresentou potenciais de aplicação, tanto na área ambiental, como promotor do crescimento de plantas, como na área de probióticos.

Bacteria of the genus Bacillus are ubiquitous in nature and produce several antimicrobial compounds, being increasingly used to promote plant growth, in the industrial sector and also as probiotics. The aim of this study was to identify the isolated Bacillus sp. 1.4 at the species level, to study its probiotic properties and properties as a plant growth promoter. The bacterial isolate was identified as Bacillus altitudinis 1.4 by 16S rRNA gene sequence analysis and genomic metrics. The antimicrobial substance extracted with butanol inhibited Listeria monocytogenes ATCC 7644 and Bradyrhizobium japonicum CT 00345 with inhibition halos of 12 and 13 mm, respectively. In the exopolysaccharide production test, B. altitudinis 1.4 showed a negative result and in the motility evaluation by the swarming test, halos of 90 mm were observed in both agar concentrations (0.3 and 0.7%). The isolate was able to solubilize inorganic phosphate, coexist with B. japonicum CT 00345 and form a biofilm when cultivated together. It was also observed that B. altitudinis 1.4 was partially innocuous, its spores tolerated passage to the gastrointestinal tract, as well as adhered to Caco-2 cells. The isolate was able to self-aggregate and coaggregate with pathogens. Genomic analysis revealed genes potentially encoding traits that may be beneficial to plants, such as (acdS, iaaM, iaaH, ipdC, trpA, B, C, D, upps, dxr, ispE,F, potA, potD, potE, speB ,epsG, pgaA,B,C,D and exoZ). Genes with probiotic characteristics were also identified (flgA-L, motA, B, pgaA-D, luxS). In this study, we evaluated the gene expression of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines for different treatments. Viable vegetative cells of B. altitudinis 1.4 increased the transcription of pro- inflammatory factors, such as TNFα, NFkβ, TLR2, in addition to also increasing the transcription of IL-10, indicating a tendency to stimulate a pro-inflammatory profile. In view of the results presented, B. altitudinis 1.4 showed potential for application, both in the environmental area, as a promoter of plant growth, and in the area of probiotics.