Expression of sugarcane genes induced by inoculation with Gluconacetobacter diazotrophicus and Herbaspirillum rubrisubalbicans

Abstract

Several Brazilian sugarcane varieties have the ability to grow with little addition of inorganic nitrogen fertilizers, showing high contributions of Biological Nitrogen Fixation (BNF). A particular type of nitrogen-fixing association has been described in this crop, where endophytic diazotrophs such as Gluconacetobacter diazotrophicus and Herbaspirillum spp. colonize plant tissues without causing disease symptoms. In order to gain insight into the role played by the sugarcane in the interaction between this plant and endophytic diazotrophs, we investigated gene expression profiles of sugarcane plants colonized by G. diazotrophicus and H. rubrisubalbicans by searching the sugarcane expressed sequence tag SUCEST Database (http://sucest.lad.ic.unicamp.br/en/). We produced an inventory of sugarcane genes, candidates for exclusive or preferential expression during the nitrogen-fixing association. This data suggests that the host plant might be actively involved in the establishment of the interaction with G. diazotrophicus and H. rubrisubalbicans.Diversos genótipos brasileiros de cana-de-açúcar são capazes de crescer com baixa adição de adubos nitrogenados, obtendo elevadas contribuições da Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN). Um tipo especial de associação com bactérias fixadoras de nitrogênio foi descrito em cana-de-açúcar, onde as bactérias endofíticas, como Gluconacetobacter diazotrophicus e Herbaspirillum spp., colonizam o interior dos tecidos vegetais, sem causar sintomas de doença. Com o objetivo de tentar entender o papel da cana-de-açúcar nesse tipo de associação, nós investigamos os perfis de expressão gênica de plantas colonizadas pelos diazotróficos endofíticos, usando o banco de dados do SUCEST. Um catálogo com os genes de cana-de-açúcar que são candidatos a se expressar exclusivamente ou preferencialmente durante a associação foi gerado. Esses dados preliminares sugerem que a cana-de-açúcar deve ter uma participação ativa na interação, respondendo a diversos processos metabólicos durante a associação.