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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9445 (2023) Citar este artigo

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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 exsudados de raízes 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 pelos exsudatos de tomate incluíram a desintoxicação do óxido nítrico, o reparo de aglomerados de ferro-enxofre, a respiração através do citocromo bd insensível ao cianeto e o catabolismo de aminoácidos e/ou ácidos graxos. Os dois primeiros indicam a presença de doadores de NO nos exsudados 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 pareceu ser afetada tanto pelos compostos originados das plantas quanto pelos do seu ambiente de crescimento: a resistência ao arsênico e a síntese de bacterioferritina foram reguladas positivamente, enquanto a assimilação de enxofre, a detecção de citrato férrico e/ou outros transportadores de ferro, a aquisição de heme e o transporte de aminoácidos polares foi regulado negativamente. Nossos resultados fornecem orientações para explorar 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 exsudados radiculares 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, da disponibilidade de nutrientes e da 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.

As bactérias Pseudomonas podem prosperar em vários nichos ambientais, incluindo as raízes de várias plantas hospedeiras. A sua vantagem competitiva envolve flexibilidade metabólica e produção de uma vasta gama de metabolitos secundários, incluindo antimicrobianos e compostos eliminadores de ferro4. Muitas cepas associadas a plantas facilitam o crescimento das plantas, aliviam o estresse abiótico ou protegem as plantas contra patógenos5. Não existem estudos abrangentes sobre a amplitude filogenética das plantas que uma determinada cepa de Pseudomonas pode colonizar. No entanto, certas pseudomônadas provaram ser eficazes como agentes de biocontrole em espécies de plantas diferentes daquelas de sua origem ou em múltiplas culturas, sugerindo que as pseudomônadas são colonos de plantas bastante promíscuos6.

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

Pseudomonas donghuensis P482 é uma cepa de biocontrole que inibe o crescimento de vários patógenos bacterianos e fúngicos de plantas10,11. 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-a um modelo promissor para o estudo de características adaptativas do hospedeiro em espécies promíscuas. bactérias colonizadoras de raízes.