Edição gênica de Metarhizium Anisopliae Brm 2335 por Crispr/Cas9 “Marker-Free” e seu endofitismo em plantas de soja

dc.contributor.advisor-co1Cortes, Marcio Vinicius de Carvalho Barros
dc.contributor.advisor1Quintela, Eliane Dias
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7426637066408803
dc.contributor.referee1Cortes, Marcio Vinicius de Carvalho Barros
dc.contributor.referee2Filippi, Marta Cristina Corsi de
dc.contributor.referee3Quintela, Eliane Dias
dc.contributor.referee4Georg, Raphaela de Castro
dc.creatorVirgílio, Maria Letícia de Siqueira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2772844512446543
dc.date.accessioned2026-06-08T20:10:22Z
dc.date.available2026-06-08T20:10:22Z
dc.date.issued2023-03-12
dc.description.abstractThe cosmopolitan fungus of the genus Metarhizium exhibits a versatile lifestyle, being effective in controlling various insect pests and also as a plant endophyte. The advent of CRISPR/Cas technology has revolutionized genome editing, offering simplicity, precision and cost-effectiveness. Although its application in entomopathogenic fungi has been limited, including M. anisopliae, recent advances show promising results. However, the integration of Cas9 and the selection of markers in fungal genomes present challenges, such as reducing their efficiency and toxicity and effects on non-target pests. Therefore, markerless genetic engineering through a recyclable CRISPR system presents a viable solution, allowing the efficient generation of mutants without compromising fitness and virulence. In the first chapter, this pioneering study constructed marker-free strains of M. anisopliae using a recyclable CRISPR/Cas9 system. The precise deletion of albA and ku70, together with the insertion of the gfp (green fluorescent protein) cassette confirmed the efficiency of the system. Furthermore, the M. anisopliae Δku70 and gfp constructs maintained their original fitness, killing adults of the brown soybean bug Euschistus heros with the same efficiency as the wild-type (WT) isolate. In the second chapter, the endophytic colonization of BRM 2335 in soybean plants after seed treatment was determined. Seed vigor and germination were not affected at doses of 1 × 108 and 5 × 108 conidia/mL. Seed treatment with 1× 108 conidia/mL significantly increased the dry mass of soybean plant roots only after seven days, but not after 14 days. On the other hand, the dry mass of the aerial part of the plants was similar for both untreated seeds and those treated with the fungus, at seven and 14 days. The length and height of soybean plants were also not affected by seed treatment with the fungus. In agar/water M. anisopliae was isolated in all stem samples and in all roots of the distal part. In soil, M. anisopliae was isolated endophytically in a few plant samples (14) and was found in the distal part of the root, stem, cotyledon and non-expanded primary leaves of soybean. Gfptagged Metarhizium facilitated the location and confirmation of isolate BRM 2335 in soybean plants. Isolation of BRM 2335 gfp in soybean plants was similar when seeds were treated with 1 × 108 , 5 × 108 and 1 × 109 conidia/mL. There was also no difference in the extraction of Metarhizium gfp by cutting part of the plants compared to macerating parts of the plants. In this study, endophytic colonization by Metarhizium was confirmed in a few samples of soybean plants, possibly due to competition from other fungi present in the soil. This innovative approach, CRISPR/Cas9, has great potential to facilitate in-depth molecular studies, understand their ecological roles in agricultural systems, and improve the effectiveness of biocontrol against insect pests through genetic improvements.eng
dc.description.resumoO fungo cosmopolita do gênero Metarhizium exibe um estilo de vida versátil, sendo eficaz no controle de diversos insetos-praga e também como endófito de plantas. O advento da tecnologia CRISPR/Cas revolucionou a edição do genoma, oferecendo simplicidade, precisão e custo-benefício. Embora sua aplicação em fungos entomopatogênicos tem sido limitada, incluindo M. anisopliae, avanços recentes mostram resultados promissores. No entanto, a integração da Cas9 e a seleção de marcadores nos genomas fúngicos apresentam desafios, como a redução da sua eficiência e toxicidade e efeitos em pragas não-alvos. Sendo assim, a engenharia genética sem marcadores por meio de um sistema reciclável CRISPR apresenta uma solução viável, permitindo a geração eficiente de mutantes sem comprometer a aptidão e a virulência. No primeiro capítulo, este estudo pioneiro construiu linhagens sem marcadores de M. anisopliae usando um sistema reciclável CRISPR/Cas9. A deleção precisa de albA e ku70, juntamente com a inserção do cassete gfp (green fluorescent protein) confirmou a eficiência do sistema. Além disso, as construções de M. anisopliae Δku70 e gfp mantiveram sua aptidão original, matando adultos do percevejo marrom-da-soja Euschistus heros com a mesma eficiência que o isolado selvagem (WT). No segundo capítulo foi determinada a colonização endofítica do BRM 2335 em plantas de soja após o tratamento das sementes. O vigor e germinação das sementes não foram afetados na dose de 1 × 108 , mas sim em 5 × 108 conídios/mL. O tratamento das sementes com 1× 108 conídios/mL, aumentou significativamente a massa seca de raízes de plantas de soja somente após sete dias, mas não após 14 dias. Por outro lado, a massa seca da parte aérea das plantas foi semelhante tanto para as sementes não tratadas quanto para as tratadas com o fungo, aos sete e 14 dias. O comprimento e a altura das plantas de soja também não foram afetados pelo tratamento das sementes com o fungo. Em ágar/água M. anisopliae foi isolado em todas as amostras de caule e em todas as raízes da parte distal. Já em solo, o M. anisopliae foi isolado endofiticamente em poucas amostras de plantas (14) tendo sido encontrado na parte distal da raiz, caule, cotilédone e folhas primárias não expandidas de soja. O Metarhizium marcado com gfp facilitou a localização e confirmação do isolado BRM 2335 nas plantas de soja. O isolamento do BRM 2335 gfp em plantas de soja foi semelhante quando as sementes foram tratadas com 1 × 108 , 5 × 108 e 1 × 109 conídios/mL. Não houve diferença também na extração do Metarhizium gfp pelo corte de parte das plantas em comparação a de maceração de partes das plantas. Neste estudo foi confirmada a colonização endofítica por Metarhizium em poucas amostras de plantas de soja devido possivelmente a competição por outros fungos presentes no solo. Essa abordagem inovadora, CRISPR/Cas9, possui um grande potencial para facilitar estudos moleculares aprofundados, entender seus papéis ecológicos em sistemas agrícolas e aprimorar a eficácia do biocontrole contra insetos-praga por meio de melhorias genéticas.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationVIRGÍLIO, M. L. S. Edição gênica de Metarhizium anisopliae BRM 2335 por CRISPR/Cas9 “marker-free” e seu endofitismo em plantas de soja. 2026. 109 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia: Fitossanidade) – Escola de Agronomia, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15457
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Agronomia - EA (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Agronomia (EA)
dc.rightsAcesso Embargado
dc.subjectFungos entomopatogênicospor
dc.subjectVetor plasmidialpor
dc.subjectEndofitismopor
dc.subjectRecombinação homólogapor
dc.subjectGfppor
dc.subjectEntomopathogenic fungieng
dc.subjectPlasmid vectoreng
dc.subjectEndophytismeng
dc.subjectHomologous recombinationeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOSSANIDADE
dc.titleEdição gênica de Metarhizium Anisopliae Brm 2335 por Crispr/Cas9 “Marker-Free” e seu endofitismo em plantas de soja
dc.title.alternativeGene editing of Metarhizium anisopliae BRM 2335 by CRISPR/Cas9 “marker-free” and its endophytism in soybean plantseng
dc.typeDissertação

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