Characterization of the Coffea arabica microbiome: a comparative study of soil and fruit microbial communities under different managements | Caracterização do microbioma de Coffea arabica: um estudo comparativo das comunidades microbianas do solo e dos frutos sob diferentes manejos

Brazil, the world's largest coffee exporter, has had coffee cultivation as a key socio- economic driver since the 18th century. However, climate change and intensive agricultural practices have posed significant challenges, including reduced productivity and negative environmental impacts. In this context, sustainable alternatives, such as organic fertilization, have shown great promise in reconciling productivity with sustainability. In the second chapter, the microbiota of coffee fruits subjected to two fertilization treatments was evaluated: chemical fertilization (conventional) and organic fertilization. The results demonstrated that organic fertilization reduces reliance on chemical inputs, fosters the development of beneficial microbial communities, and enhances plant health. Furthermore, it contributes to quality consistency and sensory attributes. This more sustainable approach might also improve the resilience of coffee plants in the face of environmental challenges. In the third chapter, a metagenomic analysis of the soil microbiome revealed the influence of fertilization on microbial communities. Soils treated with organic fertilizers exhibited greater functional diversity of microorganisms, which play essential roles in nutrient cycling, pathogen suppression, and mitigating the effects of climate change due to their improved capacity to sequester carbon and reduce greenhouse emissions. This study is a pioneering effort to investigate the functional dynamics of the microbiome in Coffea arabica plantations in situ, examining the impacts of different fertilization regimes. The dissertation underscores that more sustainable practices, such as the use of organic fertilizers, combined with a deeper understanding of the coffee microbiome, are pivotal in addressing environmental and economic challenges, ensuring productivity, quality, and sustainability in coffee cultivation. Keywords: Coffee; Microbiome ; Metagenomics.

O Brasil, maior exportador mundial de café, tem na cafeicultura um motor socioeconômico essencial desde o século XVIII. No entanto, mudanças climáticas e práticas agrícolas intensivas vêm impondo desafios significativos, como a redução da produtividade e impactos ambientais negativos. Nesse contexto, alternativas sustentáveis, como a fertilização orgânica, têm se mostrado promissoras para conciliar produtividade e sustentabilidade. No segundo capítulo, avaliou-se a microbiota dos frutos do cafeeiro submetidos a dois tratamentos: fertilização química (convencional) e fertilização orgânica. Os resultados demonstraram que a fertilização orgânica reduz a dependência de insumos químicos, promove o desenvolvimento de comunidades microbianas benéficas e favorece a saúde das plantas, além de contribuir para a consistência da qualidade sensorial da bebida. Essa abordagem sustentável também pode aumentar a resiliência do cafeeiro frente a desafios ambientais. No terceiro capítulo, a análise metagenômica do solo mostrou como o tipo de fertilização afeta as comunidades microbianas presentes. O cultivo com fertilização orgânica apresentou maior diversidade funcional de microrganismos, fundamentais para o ciclo de nutrientes, a supressão de patógenos e a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas. Este estudo é pioneiro ao investigar as dinâmicas funcionais dos microrganismos em plantações de Coffea arabica in situ, explorando os efeitos de diferentes regimes de fertilização. A presente dissertação evidencia que práticas sustentáveis, como a utilização de fertilização orgânica, aliadas ao aprofundamento do conhecimento sobre o microbioma do cafeeiro, são cruciais para enfrentar desafios ambientais e econômicos, assegurando produtividade, qualidade e sustentabilidade na cafeicultura. Palavras-chave: Café; Microbioma; Metagenômica.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)