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Publication
Endophytic community of olive tree and its importance for host plant performance
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Authors
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Abstract(s)
Endophytic microorganisms play key roles in plant growth and stress tolerance, yet their diversity, host specificity, and functional potential in olive trees remain poorly understood. This study evaluated the influence of host genotype (at cultivar level) on the structure and functional traits of both fungal and bacterial endophytic communities inhabiting the roots of three olive cultivars (Galega Vulgar, Madural, and Cobrançosa) with contrasting susceptibilities to biotic and abiotic stress. The microbial community was characterized through a culture-dependent approach, and the isolates were functionally evaluated based on biochemical traits associated with plant growth promotion (indole-3-acetic acid production - IAA, phosphate solubilization, nitrogen fixation) and biocontrol potential (lytic enzyme, hydrogen cyanide, and siderophore production). A total of 19 fungal and 17 bacterial perational taxonomic units (OTUs) were isolated. Fungal endophytes were dominated by Ascomycota, mainly Fusarium and Meyerozyma, whereas bacterial isolates were predominantly Proteobacteria, particularly Pseudomonas. The composition of both fungal and bacterial communities differed among cultivars, with Cobrançosa hosting distinct assemblages, Galega and Madural displaying closer profiles, Network analyses identified shared and cultivar-specific OTUs, highlighting a potential core microbiota comprising Fusarium, Penicillium, Phomopsis, Dactylonectria, and Meyerozyma for fungi, and Pseudomonas and Paenibacillus for bacteria. Functional assays showed greater metabolic versatility in bacterial than in fungal endophytes. While all fungi and most bacteria produced IAA, traits such as siderophore production, phosphate solubilization, and nitrogen fixation were mainly bacterial, with Bacillus velezensis and Pseudomonas spp. showing the highest activity. Fungi exhibited cellulase activity and limited amylase production but lacked phosphate solubilization, nitrogen fixation, and HCN production. Overall, the olive cultivar genotype strongly influenced the diversity and function of root endophytic communities. Notably, Pseudomonas spp. and Bacillus velezensis showed promising plant growth-promoting and biocontrol traits, suggesting their potential as microbial inoculants to enhance olive growth and stress resilience.
Microrganismos endofíticos desempenham papéis fundamentais no crescimento vegetal e na tolerância a estresses, contudo, sua diversidade, especificidade ao hospedeiro e potencial funcional em oliveiras ainda são pouco compreendidos. Este estudo avaliou a influência do genótipo do hospedeiro (em nível de cultivar) sobre a estrutura e os atributos funcionais das comunidades endofíticas fúngicas e bacterianas associadas às raízes de três cultivares de oliveira (Galega Vulgar, Madural e Cobrançosa), com diferentes suscetibilidades a estresses bióticos e abióticos. A comunidade microbiana foi caracterizada por meio de uma abordagem dependente de cultivo, e os isolados foram funcionalmente avaliados com base em características bioquímicas associadas à promoção de crescimento vegetal (produção de ácido indolacético – IAA, solubilização de fosfato e fixação de nitrogênio) e ao potencial de biocontrole (produção de enzimas líticas, cianeto de hidrogênio e sideróforos). Um total de 19 unidades taxonómicas operacionais (OTUs) fúngicas e 17 bacterianas foram isoladas. Os endófitos fúngicos foram dominados por Ascomycota, principalmente Fusarium e Meyerozyma, enquanto os isolados bacterianos foram predominantemente Proteobacteria, com destaque para Pseudomonas. A composição das comunidades fúngicas e bacterianas diferiu entre as cultivares, com Cobrançosa abrigando conjuntos microbianos distintos, enquanto Galega e Madural apresentaram perfis mais semelhantes. As análises de rede identificaram OTUs compartilhadas e específicas de cada cultivar, destacando um possível núcleo comum de microbiota composto por Fusarium, Penicillium, Phomopsis, Dactylonectria e Meyerozyma entre os fungos, e Pseudomonas e Paenibacillus entre as bactérias. Os ensaios funcionais revelaram maior versatilidade metabólica em endófitos bacterianos do que em fúngicos. Embora todos os fungos e a maioria das bactérias produzissem IAA, características como produção de sideróforos, solubilização de fosfato e fixação de nitrogênio foram principalmente bacterianas, com Bacillus velezensis e Pseudomonas spp. apresentando as maiores atividades. Os fungos exibiram atividade de celulase e limitada produção de amilase, mas não apresentaram solubilização de fosfato, fixação de nitrogênio nem produção de HCN. De modo geral, o genótipo da cultivar de oliveira influenciou fortemente a diversidade e a funcionalidade das comunidades endofíticas radiculares. Notavelmente, Pseudomonas spp. e Bacillus velezensis demonstraram importantes características de promoção de crescimento e biocontrole, sugerindo seu potencial como inoculantes microbianos para melhorar o crescimento e a resiliência das oliveiras ao estresse.
Microrganismos endofíticos desempenham papéis fundamentais no crescimento vegetal e na tolerância a estresses, contudo, sua diversidade, especificidade ao hospedeiro e potencial funcional em oliveiras ainda são pouco compreendidos. Este estudo avaliou a influência do genótipo do hospedeiro (em nível de cultivar) sobre a estrutura e os atributos funcionais das comunidades endofíticas fúngicas e bacterianas associadas às raízes de três cultivares de oliveira (Galega Vulgar, Madural e Cobrançosa), com diferentes suscetibilidades a estresses bióticos e abióticos. A comunidade microbiana foi caracterizada por meio de uma abordagem dependente de cultivo, e os isolados foram funcionalmente avaliados com base em características bioquímicas associadas à promoção de crescimento vegetal (produção de ácido indolacético – IAA, solubilização de fosfato e fixação de nitrogênio) e ao potencial de biocontrole (produção de enzimas líticas, cianeto de hidrogênio e sideróforos). Um total de 19 unidades taxonómicas operacionais (OTUs) fúngicas e 17 bacterianas foram isoladas. Os endófitos fúngicos foram dominados por Ascomycota, principalmente Fusarium e Meyerozyma, enquanto os isolados bacterianos foram predominantemente Proteobacteria, com destaque para Pseudomonas. A composição das comunidades fúngicas e bacterianas diferiu entre as cultivares, com Cobrançosa abrigando conjuntos microbianos distintos, enquanto Galega e Madural apresentaram perfis mais semelhantes. As análises de rede identificaram OTUs compartilhadas e específicas de cada cultivar, destacando um possível núcleo comum de microbiota composto por Fusarium, Penicillium, Phomopsis, Dactylonectria e Meyerozyma entre os fungos, e Pseudomonas e Paenibacillus entre as bactérias. Os ensaios funcionais revelaram maior versatilidade metabólica em endófitos bacterianos do que em fúngicos. Embora todos os fungos e a maioria das bactérias produzissem IAA, características como produção de sideróforos, solubilização de fosfato e fixação de nitrogênio foram principalmente bacterianas, com Bacillus velezensis e Pseudomonas spp. apresentando as maiores atividades. Os fungos exibiram atividade de celulase e limitada produção de amilase, mas não apresentaram solubilização de fosfato, fixação de nitrogênio nem produção de HCN. De modo geral, o genótipo da cultivar de oliveira influenciou fortemente a diversidade e a funcionalidade das comunidades endofíticas radiculares. Notavelmente, Pseudomonas spp. e Bacillus velezensis demonstraram importantes características de promoção de crescimento e biocontrole, sugerindo seu potencial como inoculantes microbianos para melhorar o crescimento e a resiliência das oliveiras ao estresse.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR, Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Abiotic and biotic stress Fungi Bacteria Roots Olive cultivar Biochemical traits