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Type: Dissertação
Title: Estudo do microbioma da rizosfera de genótipos geneticamente distintos de feijão-caupi
Title in English: Study of the rhizosphere microbiome of genetically distinct cowpea genotypes
Authors: Castro, Érika Beatriz de Lima
Advisor: Magalhães, Cândida Hermínia Campos de
Co-advisor: Borges, Wardsson Lustrino
Keywords in Brazilian Portuguese : Microbioma do solo;Melhoramento genético;Interação planta-microrganismo
Keywords in English : Rhizosphere microbiome;Plant breeding;Plant–microorganism interaction
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA
Issue Date: 2025
Citation: CASTRO, Érika Beatriz de Lima. Estudo do microbioma da rizosfera de genótipos geneticamente distintos de feijão-caupi. 2025. 50 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Fitotecnia) – Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Abstract in Brazilian Portuguese: A rizosfera se destaca por abrigar uma diversidade de microrganismos, sendo a região onde as plantas recrutam e nutrem microrganismos do solo que, em resposta, secretam vitaminas e estimulantes de crescimento para as plantas. A domesticação e o melhoramento das culturas, aliados à conversão de sistemas naturais em agrícolas, podem ter prejudicado as interações benéficas entre plantas e microrganismos. Diante disso, estudos sobre o microbioma de culturas importantes, como o feijão-caupi, podem ajudar na compreensão dos processos de formação e organização das comunidades microbianas, trazendo avanços para programas de melhoramento genético e a produção agrícola. O objetivo deste estudo foi caracterizar o microbioma associado a rizosfera de genótipos geneticamente distintos de feijão-caupi. Para isso, foi avaliado o relacionamento genético por meio de marcadores ISSR e o sequenciamento do microbioma da rizosfera. Os genótipos avaliados foram: duas cultivares biofortificadas em ferro e zinco (BRS Aracê e BRS Tumucumaque), uma linhagem (MNC 03-720-C-31) e duas variedades comumente utilizadas por agricultores familiares no estado do Ceará (Pingo de Ouro e Bengala). Os marcadores ISSR permitiram a separação dos genótipos em dois grupos distintos. O grupo 1 foi composto pelas variedades Pingo de Ouro e Bengala. O grupo 2 pelos cultivares BRS Tumucumaque e BRS Aracê e a linhagem MNC 03-720-C-31. Para riqueza e diversidade microbiana, observou-se diferença estatística entre os genótipos, sendo os maiores valores para a variedade Bengala e no cultivar BRS Aracê. Os genótipos de feijão-caupi apresentaram uma comunidade bacteriana semelhante na rizosfera, mas com o enriquecimento de grupos microbianos diferentes em cada genótipo. Por outro lado, não foi observado diferença estatística significativa entre os genótipos quanto estruturas das comunidades. A análise das interações microbianas revelou alterações na complexidade das redes, sendo que os genótipos Pingo de Ouro e BRS Tumucumaque apresentaram maior número de interações. A maior parte das interações microbianas observadas para o cultivar BRS Aracê foi positiva. Em relação ao perfil funcional das comunidades microbianas, observou-se que os genótipos BRS Tumucumaque, MNC 03-720-C-31 e Pingo de Ouro apresentaram maior abundância de grupos relacionadas à fixação biológica de nitrogênio. Assim, conclui-se que o melhoramento do feijão-caupi não impacta significativamente a riqueza, diversidade e estrutura da comunidade microbiana, mas pode alterar a composição, as interações e as funções dos grupos bacterianos.
Abstract: The rhizosphere stands out for harboring a diverse range of microorganisms and is the region where plants recruit and nourish soil microbes that, in return, secrete vitamins and growth stimulants beneficial to plants. Crop domestication and breeding, along with the conversion of natural systems into agricultural ones, may have impaired these beneficial plant–microbe interactions. In this context, studies on the microbiome of important crops, such as cowpea, can help in understanding the processes involved in the formation and organization of microbial communities, contributing to advances in plant breeding programs and agricultural production. This study aimed to characterize the microbiome associated with the rhizosphere of genetically distinct cowpea genotypes. The genetic relationship was assessed using ISSR markers and the microbiome was sequenced. The genotypes evaluated were: two biofortified cultivars enriched in iron and zinc (BRS Aracê and BRS Tumucumaque), one breeding line (MNC 03-720-C-31), and two varieties commonly used by smallholder farmers in the state of Ceará (Pingo de Ouro and Bengala). The ISSR markers allowed the separation of genotypes into two distinct groups. Group 1 included the varieties Pingo de Ouro and Bengala, while Group 2 comprised the cultivars BRS Tumucumaque and BRS Aracê and the breeding line MNC 03-720-C-31. Statistical differences in microbial richness and diversity were observed among genotypes, with the highest values found in the variety Bengala and the cultivar BRS Aracê. The cowpea genotypes showed similar bacterial communities in the rhizosphere, but with different microbial groups enriched in each genotype. However, no significant statistical differences were observed among genotypes in terms of community structure. Microbial interaction analysis revealed differences in network complexity, with genotypes Pingo de Ouro and BRS Tumucumaque showing a greater number of interactions. Most of the microbial interactions observed in the cultivar BRS Aracê were positive. The functional profile of microbial communities of the genotypes BRS Tumucumaque, MNC 03-720-C-31, and Pingo de Ouro showed a greater abundance of groups related to biological nitrogen fixation. Concluded that cowpea breeding does not significantly affect the richness, diversity, or structure of the microbial community but may influence the composition, interactions, and functions of bacterial groups.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83425
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1396-9967
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/2658323616736848
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2949-5660
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/5506143855093330
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2960-0638
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/7693622058319106
Access Rights: Acesso Aberto
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