METAGENÔMICA: MAIS UMA FERRAMENTA PARA MANEJO DA SAÚDE DO SOLO

[Música] né e pouco difundido a meta genômica intitulado título como metagenômica ferramenta para o manejo da saúde do solo né apesar de ser pouco discutido pouco difundido é um é uma análise e bastante importante devido a fornecer informações sobre os microrganismos eh seja ele cultivável ou não cultivável né os que crescem meio de Cultura ou não cresce que não crescem em meio de Cultura né a a literatura mostra que a gente só conhece apenas 1% dos microrganismos e todos os microorganismos existentes isso está relacionado bastante com os microorganismos que crescem meio de Cultura né Eh

e a metagenômica veio para ir além né É uma ferramenta que a gente pode utilizar no conhecimento do do solo do nosso solo não só do nosso solo de qualquer tipo de amostra que a gente venha querer conhecer sobre os microorganismos né Eh a gente vê uma acrescente o investimento né o número de registro de produtos biológicos só aumenta ano após ano né E a gente não tem parâmetros para medir eh de forma precisa de forma simultânea completa eh a gente não ainda não utiliza paranos para medir esses microorganismos no no solo né então a

gente se utiliza por exemplo de normalmente de análise microbiológica né análise genômica onde a gente conhece apenas os microorganismos que crescem em meio de cultura e a metagenômica veio para ultrapassar esse paradigma né onde a gente pode conhecer todos os microorganismos que estão presente em o solo apenas através do seu DNA né do solo de todos os microorganismos pessoal eh eu queria trazer aqui algumas informações sobre sobre a importância dos microorganismos né não só dos microorganismos todos os organismos que estão presentees eh no solo né Eh eles os organismos do solo eles estão intimamente relacionados

com a qualidade desse sistema né Principalmente em um solo de monocultivo onde a diversidade microbiana ela é inferior Ela É menor né Ela é reduzida devido ao algumas práticas de manejo como por exemplo a gente pode citar várias né Eh utilização de produtos químicos no solo que vem a a causar uma sensibilidade esses microorganismos e causa perda nessa nessa diversidade microbiana a utilização também de macrin ário agrícola que reduz a a a diversidade também devido à compactação do solo e seleciona apenas os microorganismos anaeróbicos que estão mais adaptados a essas condições né as próprias eh

particular idades de cada cultura que seleciona microorganismos que estão adaptados à aquelas condições né e a gente sabe tem o entendimento de que a perda nessa diversidade microbiana ela é Ela é prejudicial devido a todos os microorganismos todos os agentes que estão ali no solo né na naquele sistema eles terem uma uma função né terem um papel né Por exemplo a gente pode citar os macroorganismos atuando na na estruturação física do solo né melhorando A porosidade também atua eh inicialmente no processo de decomposição da matéria orgânica que é continuado e finalizado pelos microorganismos como fungos

eh bactérias próprios remates de Vila de vida livre também tem essa capacidade de decompor a matéria orgânica né atuar dessa forma eh os microorganismos também atuam de em outras de outras formas por exemplo disponibilizando nutrientes como por exemplo bactérias que estão relacionadas bactérias fungos e outros e outros microorganismos que estão relacionado com a disponibilização eh de potássio solubilizadores de fosfato eh bactérias também que se associam de forma simbiótica com com as raízes e fixam nitrogênio atmosférico né de forma biológica certo eh também Outras funções que esses microorganismos podem atuar também remedi herbicida do solo né

evitando efeito carryover eh São promotores de crescimento então ativam genes que estão relacionad com por exemplo com enraizamento também com o vigor da planta aumentando a resistência também de plantas a estresses bióticos e abióticos né antagonistas são antagonistas também de patógenos de solo já que eles competem por nutrientes competem também pelos exudates eh parasita esses microorganismos eh patogênicos né Eh coloniza as raízes de forma benéfica fazendo uma barreira física química protegendo esses essas esse essas raízes da do do ataque da infecção por fungos né quando emite seu apressório o próprio nematoide com seus estiletes né

então são várias as funções que esses que esses microorganismos desempenham né E como eu disse eh anterior mente é importante avaliar já que eles têm tanta importância é importante avaliar né e analisar esses microorganismos Como estão o nosso Como está o nosso solo né já que tudo eh grande parte da da nossa produtividade depende também dos microorganismos já que eles estão relacionados com vários várias funções né então é importante conhecer quem são esses microorganismos a quantidade de cada um as funções estão relacionadas com com com com funções benéficas se se nosso solo está eh desequilibrado

Há uma uma maior preval prevalência de de microorganismos patogênicos né E aí com base nisso a gente traça a estratégia de manejo utilizar uma matéria orgânica eh incorporação de material vegetal uma crotalária um qualquer outro tipo de material vegetal também que vem a supression esses fungos patogênicos e deixar o solo mais equilíbrio né proporcionar eh condições dos microrganismos que que estão eh Associados com com papéis benéficos deles se estabelecer deles se multiplicarem e e eh atuar no seu papel eh normal né como eu disse Existem algumas formas de analisar os microorganismos no solo por exemplo

eh através de análise microbiológica né análise porém essas análises eles necessitam que os microrganismos cresçam em meio de Cultura não é e apenas 1% a literatura mostra que apenas 1% dos microorganismos crescem em meio de Cultura convencional como um próprio bda um próprio na né que é próprio para para bactérias certo e se a gente dependesse apenas dessas análise a gente desconhecer grande parte dos microrganismos que que estão eh presente em uma amostra em o solo né a gente desconhecer 99% dos microorganismos que estão ali presentes naquela naquela naquele sistema né e a análise metagenômica

ela veio para quebrar esse paradigma né é uma análise que depende apenas da do DNA do solo né ele estuda o Genoma de toda a comunidade microbiana do solo por técnicas que não dependem de cultivo né então a gente trabalha apenas eh dependendo né do DNA do solo então a gente Analisa faz a extração de todos os microorganismos que está eh que estão presente em o solo né Diferentemente de uma análise genômica onde a gente conhece apenas um microrganismo apenas um microrganismo que cresceu em meio de Cultura por exemplo né E aí sim a gente

consegue sequenciar esse microrganismo e conhecer quem é mas a gente consegue apenas conhecer só um microrganismo ou mesmo na análise microbiológica que a gente a conhece vários microorganismos mas aí de forma eh de forma visual por exemplo através de estruturas por exemplo das de esporângios eh de IFA se ela é septada ou não seada né através das estruturas de resistência né desses microorganismos certo a meta genômica ela tem algumas finalidades também né E como por exemplo analisar pop ações de microorganismos presentes em uma amostra de solo sem a necessidade do cultivo né Desse que esse

microrganismo cresce meio de Cultura já que ele depende apenas da da extração do DNA desse micro desse desse solo de todos os microorganismos que estão presentes em uma amostra certo identificar funções que cada microrganismo tem nesse dentro desse ambiente a metagenômica também dá essa informação quantidade de microorganism né qual eh microrganismo está relacionado com uma função por exemplo se está relacionada com com uma promoção de crescimento se é um solubilizador de fósforo se é um um microrganismo que está associado ao antagonismo de patogênicos ou se é um microrganismo patogênico né então ele nos dá essas

informações tanto da quantidade de cada microrganismo como também as funções de cada microorganismos certo uma outra finalidade um outro objetivo da metagenômica é ampliar o conhecimento sobre a diversidade genética dos microorganismos né anteriormente como eu falei a gente só conhecia eh poucos microorganismos né então a gente não tinha um conhecimento sobre a diversidade genética dos microorganismos não conhecia os microorganismos que não são cultiváveis N é isso trouxe aqui para vocês o esquema que mostra essa diferença né Eh Com base no um passo a passo de uma análise baseada em cultivo de uma análise genômica comparada

também com uma uma análise baseada em meta genômica né nas análises eh baseada em cultivo a gente depende que esse microrganismo cres meio de Cultura então a gente faz a coleta prepara a amostra meio de cultura e após o crescimento né em placa de Petre a gente faz a identificação visual e a gente sabe que a a identificação visual e não é tão precisa quanto uma análise de sequenciamento genético né Então essa é uma desvantagem a outra desvantagem é que esse microrganismo também necessita de de crescimento em meio de Cultura A análise genômica ela já

é diferente ela necessita também ela tem a desvantagem de necessitar que o que o microrganismo cresça meio de Cultura porém ela não ela ela é mais precisa porque ela Analisa os genes certo o DNA desse microrganismo porém a gente só consegue conhecer apenas o microrganismo que está presente naquela placa né já na análise metagenômica como a gente necessita apenas do DNA de todos os microorganismos que que estão pres presentes em uma amra de solo certo então a gente faz a coleta através de de de kits comerciais a gente faz a extração do DNA né e

posteriormente esse material É sequenciado então são conhecidos todos os microorganismos que estão presentes na amostra tanto os cultiváveis como os não cultiváveis e a partir disso esses esses metadados né são vários dados de de de genes né todos os genes que estão presentes naquela amostra eles são analisados e interpretados por técnicas de bioinformática dentro da análise metagenômica a gente pode analisar e qualquer tipo de material qualquer qualquer amostra que a gente queira conhecer os microorganismos presentes né dentro da Medicina humana a gente pode conhecer microrganismo através de uma amostra de secreção de intestino também de

esgoto né Por exemplo na medicina humana normalmente eh o esgoto ele serve para para identificar se um vírus por exemplo está já rodando em uma população sem que você precise estudar toda amostrar toda uma uma população ou uma grande parte da população né já que isso causa um dispêndio maior o tempo maior né então através da meta genômica se você quer conhecer e se um microrganismo um vírus por exemplo está já rodando e dentro de uma de uma população através apenas do esgoto a gente pode ver a presença ou não desse microrganismo né já na

agricultura a gente pode utilizar amostras de água para ver a a qualidade dessa água se essa água pode ser utilizada por exemplo num numa produção Farm né se vão ter muitos contaminantes ou se não e também nos guiar eh de forma que a gente pode tratar melhor essa água e reduzir os contaminantes que vão ser utilizados ou mesmo na na produção Farm ou então na na irrigação né Eh mas o mais comummente utilizado são são amostras de solo né pra gente conhecer eh todos os microorganismos que estão presentees naquela amostra né Eh e dentro dos

microorganismos que podem ser analisados nós podemos analisar fungos bactérias vírus protozoários né mas na agricultura os laudos normalmente dos laboratórios eles vêm com normalmente os fungos que apresentam importância Agronômica e as bactérias de importância Agronômica trouxe aqui para vocês o esquema Como é feito a a coleta né A A análise né da Meta genômica normalmente é feita uma coleta Inicial Seguindo os pressupostos que são utilizados eh numa análise física e química de solo né Eh coletando de de 10 a a 20 ou de 10 a 30 a amostras certo em um talhão eh a diferença

é a profundidade né a profundidade ela é mais superficial de 0 a 10 cm é essa a diferença onde ali mais próximo da rizosfera certo onde ficam a maioria dos microorganismos posteriormente esse material é encaminhado para laboratório onde são feita a extração através de kits comerciais são feit a extração de DNA desses microorganismos certo e antes da do sequência esse material é amplificado através de de técnicas de PCR isso para fungo separado de bactérias certo porque a a a a amplificação eh e preservação dos genes de um fungo é diferente da da preservação dos genes

paraa bactéria então é feito esse esse essa amplificação através da técnica de PCR e posteriormente esse material é é sequenciado após o sequenciamento esses dados né todos os os metadados todos os gênes desse desse dessa amostra desse solo ele é analisado e interpretados por técnicas de bioinformática né com software de alta geração né trouxe aqui para vocês um exemplo de laudo certo eh deixa eu usar aqui o ponteiro para facilitar onde a gente mostra eh nos laudos a gente tem a a distribuição das bactérias de importância Agronômica todas as bactérias de importância Agronômica normalmente os

laudos eles seleciona 30 de 30 a 60 microorganismos de de interesse agronômico né porque se a gente tivesse um um pegasse todos os microorganismos que estão dentro daquela amostra o que é que a gente faria então para facilitar o entendimento a a gente tem é dado essas amostras apenas esse resultado apenas com base no nas bactérias de importância Agronômica bactérias e fungos de importância Agronômica dentro desse lado aqui por exemplo eh os gêneros foram classificados Como fitopatogênicas as bactérias solubilizadoras de fósforo fixadoras de nitrogênio promotores de crescimento e de controle biológico né e dentro da

ocorrência das bactérias de de importância Agronômica a gente pode perceber que houve um equilíbrio né houve uma uma maior corrência ma maior número de bactérias eh benéficas por exemplo fixadoras de nitrogênio promotoras de crescimento solubilizadoras de fósforo né a gente pode observar que esse solo com relação à bactéria ele está equilibrado né então não a gente não vai ter tanto problema com bactérias fitopatogênicas aqui continua eh eh a gente dá continuidade na interpretação do laudo certo a gente tem aqui nesse nessa primeira coluna as bactérias os gêneros eh divididos em gêneros certo de importância Agronômica

nessa outra coluna A gente tem a porcentagem de DNA por grama de cada bactéria certo e aqui a função de cada uma por exemplo uma Cromo bactéria é uma uma uma que está uma bactéria que está envolvida com o controle biológico [Música] e por exemplo uma um róbio né está relacionada com a fixação biológica de nitrogênio uma pseudomonas com a solubilização de fósforo né uma riso raust que é uma bactéria que está relacionada com com é uma causadora de doença né fitopatogênico que é o mapa de calor que mostra a a abundância né a ocorrência

dessas bactérias as que apareceram mais no laudo na amostra das fitopatogênicas como por exemplo ctob bactéria foi a que apresentou maior ocorrência seguida da chomon e acidovorax já dentro das das benéficas as fixadoras fixadoras de nitrogênio solubilizadoras de fósforo promotoras de crescimento né a gente tem aqui apareceu mais as o streptomicina equilíbrio né não tem tanto problema com relação a a a doenças né A questão epidemiológica já para pra distribuição dos eucariotos dos fungos né os fungos também de de importância Agronômica certo eh foram classificados em mais ou menos 30 certo em relação a gênero

e a gente tem aqui em relação a função as fitopatogênicas e a de controle biológico aqui a gente já já já observa uma maior prevalência dos fungos fitopatogênicos em relação às de controle biológico né então aqui seria necessário a gente ter um entendimento que a gente precisaria manejar eh dar condições né Eh com condicionadores de solo eh aumentando a quantidade de de matéria orgânica associando isso com fungos que t a capacidade de de supression esses microorganismos patogênicos né já aqui também são são a nessa coluna A gente tem os gêneros de importância Agronômica aqui a

a porcentagem de DNA de cada um e a função que está relacionada se é uma patogênica ou se é uma de controle biológico e aqui o mapa de calor que mostra a ocorrência de cada uma por exemplo dentro das da dos fungos fitopatogênicos riso Tônia e macrofol que são fungos causadores de podridão de raiz e de e de colo né e dos agentes de controle biológico a gente tem uma uma maior eh ocorrência de de um fungo eh que está envolvido com controle biológico como tricoderm aqui também tem temos fungos que estão relacionado com com

o controle de pragas né comoara que está relacionada com com o manejo de de mosca branca por exemplo cigarrinha com metriso né Polônia no manejo de de nematoides pessoal a além da metagenômica a gente tem como e ver identificar se a se o gene está relacionado determinado gene que apareceu daquele microrganismo está relacionado com uma função certo eh por exemplo se se aquele Gene está ativado daquele microrganismo está ativado para uma função por exemplo eh na produção de de uma quitinase que é uma enzima que está relacionada com a a degradação da parede celular de

fungos patogênicos eh se está relacionado com com o metabolismo do potássio de um sulfato né então aqui a gente também dá através da metagenômica relacionada com a meta transcriptômica de de de um R do metabolismo do RNA se é uma função e de resposta ao stresse oxidativo por exemplo certo então ela a metagenômica é uma análise bastante completa Como eu disse no início da apresentação ela nos dá informações eh sobre quais microorganismos estão presentes a quantidade desses microorganismos as funções que esses microorganismos estão desempenhando certo certo e ela comparada com outras outras análises ela veio

para inovar já que as outras análise nós não temos tanta resposta com relação a esses microorganismos né porém ela apresenta alguns desafios ainda como por exemplo tornar acessível ao produtor né não não pela pela pela pelo custo né Ela não é uma análise eu não considero uma análise tão cara em relação à sua importância né porém a gente ainda vê um distanciamento ainda eh dessa análise para entregar para o produtor esclarecer para o produtor o quanto aquela é importante essa análise por exemplo a gente investe tanto de em microrganismo né inocula tanto microrganismo por exemplo

na fixação biológica de nitrogênio o microrganismo antagonista Mas a gente não avalia de forma precisa de forma compl ainda E como está o nosso solo né outro desio que a gente eh V na meta genômica é que ela utiliza tecnologias de última geração né que são difíceis de ser interpretado analisado e também interpretados né Eh são poucos softwares que que tem essa capacidade né são computadores de última geração para interpretar e analisar esses dados né Qual a sua opinião sobre o assunto deste vídeo a sua opinião é muito importante para nós Ah não se esqueça

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