Molecular analysis of endophytic bacteria from the genus Bacillus isolated from tropical maize (Zea mays L.)

ABSTRACT

Endophytic bacteria play an important role in agriculture by improving plant performance and adaptation against biotic and abiotic stresses. In the present study molecular methods were used for identifying Bacillus endophytic bacteria isolated from Brazilian sweet corn. SDS-PAGE of wholecell protein extract of fortytwo isolates revealed a high number of scrutinable bands. Twenty-four isolates were identified in nine different groups of duplicated bacteria and eighteen were identified as unique. Some high-accumulated polipeptides with variable length were observed in almost isolates. Partial sequencing of 16S ribosomal gene revealed that all isolates are Bacillus sp. and among thirteen isolates with similar protein profiles, two were different strains. Among the forty-two isolates identified by rDNA sequencing, Bacillus subitilis and B. pumilus were the most frequenty species (15 and 12 isolates, respectively) followed by B. licheniformes (7 isolates), B. cereus (5 isolates) and B. amiloliquefascens (3 isolates). According to present results, SDS-PAGE technique could be used as a fast and cheap first tool for identifying interspecific variation in maize endophytic bacterial collections while rDNA sequencing could be applied for analyzing intraspecific variation among isolates with similar protein profile as well as for taxonomic studies.

RESUMO

Bactérias endofíticas desempenham papel importante na agricultura, melhorando a performance e adaptação de plantas contra estresses bióticos e abióticos. No presente estudo, métodos moleculares foram empregados para identificar bactérias endofíticas do gênero Bacillus isoladas de cultivares de milho doce brasileiro. SDS-PAGE de extratos protéicos totais de quarenta e dois isolados revelaram elevado número de bandas escrutináveis. Vinte e quatro isolados formaram nove grupos diferentes de réplicas bactérianas e dezoito foram considerados como únicos. Entre os isolados, alguns polipeptídios, de tamanhos variados, foram altamente acumulados. Seqüenciamento parcial do gene ribosomal 16S revelou que todos os isolados pertencem ao gênero Bacillus e que, entre treze isolados com padrão protéico similar, dois eram linhagens diferentes. Entre os quarenta e dois isolados identificados por seqüenciamento de rDNA, Bacillus subtilis e B. pumilus foram mais frequentes (15 e 12 isolados, respectivamente), seguido por, B. licheniformes (7 isolados), B. cereus (5 isolados) e B. amiloliquefascens (3 isolados). Baseado nos resultados, conclui-se que a técnica de SDS-PAGE poderá ser usada como primeiro procedimento, rápido e barato, para identificar variação inter-específica em coleções de bactérias endofíticas isoladas do milho, enquanto o método de seqüenciamento de rDNA poderá ser aplicado para analisar variações intra-específica entre isolados com padões similares de proteínas e estudos de taxonomia.