Genômica comparativa de bactérias do gênero Azospirillum

Bioinoculantes constituem uma abordagem promissora para a intensificação sustentável da agricultura. Dentre as bactérias frequentemente usadas em bioinoculantes, a espécie Azospirillum brasilense ocupa papel de destaque. No entanto, a genômica comparativa dentro do gênero ainda é pouco explorada. Nesse sentido, este estudo tem como objetivo prospectar novas espécies com potencial agronômico, através da caracterização e comparação do conteúdo gênico associado aos mecanismos biofertilização, bioestimulação e biorremediação identificados nos genomas de Azospirillum. A seleção dos genomas de Azospirillum ocorreu por meio da filtragem de qualidade e análise de distância utilizando a ferramenta MASH, a partir de um conjunto inicial de 180 genomas da família Azospirillaceae disponíveis no Genbank/NCBI. A classificação taxonômica foi realizada por identidade média de nucleotídeos (ANI>95%). O pangenoma do gênero foi determinado pelo Roary e os SNPs do core foram usados para construir uma filogenia de máxima verossimilhança usando o IQ-TREE, avaliada em associação com dados sobre o local de isolamento e o conteúdo G+C% das cepas. O perfil de virulência e resistência das cepas foi avaliado pelo uso dos bancos de dados gênicos VFDB e CARD pelo USEARCH, enquanto os genes de interesse biotecnológico foram identificados por meio do banco de dados PLaBAse. Identificamos 63 genomas de Azospirillum compostos por 11 aglomerados de espécies. O gênero apresenta ainda, dois grupos principais, A e B, com maior proximidade genética entre os isolados. As cepas apresentaram um pangenoma aberto, com a maior parte composto por genes únicos e de baixa frequência. A filogenia identificou cinco clados com distribuição variável de conteúdo de G+C e uma forte associação com organismos vegetais. Os clados III e IV, que contêm principalmente os genomas dos grupos A e B, apresentaram o maior número de espécies e com variação do conteúdo de G+C de 67% a 68%. O viruloma foi composto por 58 genes, sendo 20 centrais associados principalmente a evasão imune. No resistoma central estão presentes 3 genes e 31 acessórios, principalmente envolvidos à bombas de efluxo. As cepas apresentaram genes do metabolismo do nitrogênio, fósforo, potássio e ferro; a produção de auxina, citocinina e outros bioestimulantes. Além disso, possuem capacidade de resistir à metais traços e metabolizar compostos aromáticos intermediários. O perfil diferencial de genes em Azospirillum, evidenciou que os genes de bioestimulação são prevalentes no gênero, e que cepas em clados menos estudados possuem repertório genômica relacionada à interação com as plantas com potencial agronômico ainda pouco explorado.