Bactérias diazotróficas associadas a raízes de cana-de-açúcar: solubilização de fosfato inorgânico e tolerância à salinidade / Diazotrophic bacteria associated to roots of sugarcane: inorganic phosphate solubilization and the salinity tolerance

O uso de micro-organismos na agricultura é uma alternativa amplamente pesquisada e disseminada, que busca a diminuição no uso de fertilizantes químicos com consequente redução da degradação do meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de solubilização de fosfato inorgânico (SFI) e o crescimento bacteriano em meio de cultura livre de fonte nitrogenada sob diferentes concentrações de NaCl de isolados bacterianos diazotróficos, associados a raízes de plantas de cana-de-açúcar. Foram avaliados 30 isolados, 15 endofíticos de raiz e 15 da rizosfera. A seleção de bactérias SFI foi realizada em meio sólido contendo fosfato insolúvel, avaliando-se o índice de solubilização (IS). Para a avaliação da influência de sal sobre o crescimento bacteriano em meio livre de nitrogênio, as bactérias foram cultivadas em meio NFb semi-sólido, acrescido de 0; 2,5; e 5% de NaCl. Foi possível observar que 90% dos isolados diazotróficos foram capazes de solubilizar fosfato inorgânico e que os isolados da rizosfera apresentaram os maiores IS. Quanto ao crescimento em meio NFb, foi observado que na ausência do sal todas as bactérias foram capazes de crescer. Contudo, 60% dos isolados foram capazes de crescer em meio NFb acrescido de 2,5% de NaCl e 17% em 5% de NaCl. Quando considerado o nicho do qual as bactérias foram isoladas, observou-se que as bactérias diferiram quanto à capacidade de crescer em meio NFb sob diferentes concentrações de NaCl. Os resultados permitem inferir que esses isolados bacterianos têm aplicações tecnológicas como promotores de crescimento vegetal, inclusive em solos salinos.

Influência da salinidade sobre o crescimento e a produção de ácido indol acético de Burkholderia spp. endofíticas de cana-de-açúcar / Salinity influence on the growth and production of indole acetic acid by endophytic Burkholderia spp. from sugarcane

A cana-de-açúcar é uma fonte importante de alimento e bioenergia. Assim, o estudo da interação com bactérias endofíticas que fixam o nitrogênio atmosférico (FBN) e produzem o ácido indol acético (AIA) vem sendo amplamente explorado. Porém, devido à sensibilidade bacteriana, tanto a produção de AIA, como a FBN, podem sofrer o impacto de fatores edafoclimáticos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes concentrações de NaCl sobre o crescimento bacteriano, a FBN e a produção de AIA in vitro de linhagens bacterianas do gênero Burkholderia, isoladas endofiticamente de plantas de cana-de-açúcar, cultivadas no estado de Pernambuco. Para tanto, duas linhagens bacterianas endofíticas das espécies Burkholderia gladioli e B. heleia foram inoculadas em meio TSA (com L-triptofano) acrescido de cinco concentrações de NaCl: 0,1; 1; 10; 25 e 50 g.L-1 e incubadas sob agitação. O crescimento bacteriano e a produção de AIA foram avaliados através de um espectrofotômetro por 48 horas. Para o teste de fixação de nitrogênio, as linhagens foram inoculadas em meio LGI-P semi-sólido acrescido de cinco concentrações de NaCl: 0,1; 1; 10; 25 e 50 g.L1 e incubadas a 28ºC por 10 dias. Foi possível observar que altas concentrações de NaCl influenciaram negativamente o crescimento bacteriano e a produção do AIA in vitro por B. glaidoli e B. heleia. E que, concentrações de NaCl acima de 25 g.L-1 inibiram a capacidade de fixar nitrogênio, de ambas as linhagens.

The sugarcane is an important source of food and bioenergy. So, the study of its interaction with endophytic bacteria that fix atmospheric nitrogen (BNF) and produce indole acetic acid (IAA) has been widely explored. However, due to bacterial sensitivity, both the production of IAA as the BNF may suffer the impact of soil and climatic factors. The goal of this study was to evaluate the influence of the NaCl different concentrations on the bacterial growth, on the BNF and on the IAA production in vitro by endophytic bacterial strains of the genus Burkholderia isolated from sugarcane plants grown in the Pernambuco State. In this study, two endophytic bacterial strains of Burkholderia gladioli and B. heleia species were inoculated in TSA (with L-tryptophan) added of five NaCl concentrations: 0.1, 1, 10, 25 and 50 g.L-1 and incubated under agitation. Bacterial growth and IAA production were assessed using a spectrophotometer for 48 hours. The nitrogen fixation test was carried out by the inoculation of the bacteria in semi-solid LGP-I added of five NaCl concentrations: 0.1, 1, 10, 25 and 50 g.L-1 and incubated at 28°C during 10 days. It was observed that high concentrations of NaCl influenced negatively the bacterial growth and indole acetic acid production in vitro by B. glaidoli and B. heleia. Nevertheless, NaCl concentrations above 25 g.L-1 inhibited the ability to fix nitrogen in both strains.

Variabilidade genética de bactérias diazotróficas associadas a plantas de cana-de-açúcar capazes de solubilizar fosfato inorgânico / Genetic variability of sugarcane-associated diazotrophic bacteria capable of inorganic phosphate solubilizing

A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância agrícola, nacional e mundial, requerendo grandes quantidades de fertilizantes nitrogenados e fosfatados. Além disso, apresenta associação com bactérias que podem promover o desenvolvimento vegetal. O objetivo deste trabalho foi selecionar bactérias diazotróficas, associadas a plantas de cana-de-açúcar, capazes de solubilizar fosfato inorgânico e avaliar a variabilidade genética bacteriana. Para tanto, foram avaliadas 68 linhagens bacterianas diazotróficas, endofíticas de folha e raiz e do rizoplano, de plantas de três variedades de cana-de-açúcar. A seleção de bactérias solubilizadoras de fosfato inorgânico foi realizada em meio sólido suplementado com fosfato insolúvel, sendo avaliado o índice de solubilização. A análise da variabilidade genética foi realizada pela técnica de BOX-PCR. Os resultados revelaram que 74% das linhagens diazotróficas foram capazes de solubilizar fosfato, apresentando índices de solubilização diferentes. Foi observado que o tecido vegetal e a variedade de cana influenciaram a interação entre bactérias diazotróficas solubilizadoras de fosfato e plantas de cana. O BOX-PCR revelou alta variabilidade genética entre as linhagens analisadas. Logo, conclui-se que as bactérias diazotróficas associadas a plantas de cana-deaçúcar avaliadas expressam a capacidade de solubilizar fosfato inorgânico e que algumas bactérias avaliadas pela técnica de BOX-PCR apresentam alta variabilidade genética.

The sugarcane is a culture of great importance for the Brazilian agriculture. Every year this culture consumes great amounts of nitrogen and phosphate fertilizers. However, the use of plant growth-promoting bacteria can reduce the use of the chemical fertilizers, contributing to the economy and the environment conservation. So, the goal of this study was to select sugarcane-associated diazotrophic bacteria able to solubilize inorganic phosphate and to evaluate the genetic diversity of these bacteria. A total of 68 diazotrophic bacteria, leaf and root endophytic and rizoplane, of three sugarcane varieties. The selection of inorganic phosphate solubilizing diazotrophic bacteria was assayed by the solubilization index (SI) in solid medium containing insoluble phosphate. The genetic variability was analyzed by the BOX-PCR technique. The results showed that 74% of the diazotrophic strains were able to solubilize inorganic phosphate, presenting classes of different SI. The results showed that the vegetal tissue and the genotype plant influenced in the interaction between phosphate solubilizing diazotrophic bacteria and sugarcane plants. BOX-PCR revealed high genetic variability among the strains analyzed. So, sugarcane-associated diazotrophic bacteria express the capacity to solubilize inorganic phosphate and they present high genetic diversity.

Fator capacidade de fósforo em solos de pernambuco mineralogicamente diferentes e influência do pH na capacidade máxima de adsorção / Phosphate capacity factor in mineralogically different soils in Pernambuco and the influence of pH on the maximum capacity of adsorption

O Fator Capacidade de Fósforo (FCP) é definido pela razão de equilíbrio entre o fator quantidade de P (Q) e o fator intensidade (I) e representa uma medida da capacidade do solo em manter um determinado nível de P em solução. As características e o teor dos constituintes minerais da fração argila são responsáveis por uma maior ou menor FCP, interferindo nas relações solo-planta. Por outro lado, o pH do solo tem, em alguns casos, mostrado-se com efeito na adsorção e, em outros, com pequena e não consistente alteração na Capacidade Máxima de Adsorção de P (CMAP). Objetivou-se, neste trabalho, determinar o FCP de solos mineralogicamente diferentes em Pernambuco; correlacionar características físicas e químicas dos solos com o FCP; e avaliar o efeito do pH na CMAP. Amostras subsuperficiais de quatro solos, mineralogicamente diferentes, foram caracterizadas química e fisicamente e determinado o FCP. Essas amostras foram corrigidas com CaCO3 e MgCO3 na proporção 4:1 e incubadas por 30 dias, com exceção do Vertissolo. Determinou-se a CMAP antes e após a correção dos solos. O experimento consistiu de um fatorial 4 x 2 (quatro solos com e sem correção), distribuídos em blocos ao acaso, com três repetições. As características dos solos que melhor refletiram o FCP foram o P remanescente (P-rem) e a CMAP. Independentemente dos constituintes mineralógicos da fração argila, solos com elevados teores de alumínio apresentaram aumento da CMAP com a correção. A energia de adsorção (EA) nos solos corrigidos foi, em média, significativamente menor, independentemente do solo.

Phosphate Maximum Capacity (FCP) is defined by the ratio of equilibrium between the amount of factor P (Q) and factor intensity (I) and represents a measure of the soil ability to maintain a certain level of P in solution. The characteristics and content of the constituents of clay minerals are responsible for a greater or lesser FCP, interfering in soil-plant relations. Moreover, the soil pH has affected adsorption, and in other cases, it has shown small and inconsistent change in the maximum adsorption capacity of P (CMAP). Thus, this study aimed to determine the different FCP soil mineralogy in Pernambuco; to correlate physical and chemical characteristics of soils with PBC and to evaluate the effect of pH on the CMAP. Subsurface soil samples from four different soils were characterized chemically and physically determined, and the PBC was determined. These samples were corrected with CaCO3 and MgCO3 in a 4:1 ratio and incubated for 30 days, except the Vertisol. The CMAP was determined before and after correction of the soil. The experiment consisted of a 4 x 2 factorial (four soils with and without correction), distributed in randomized blocks with three replicates. Soil characteristics that best reflected the PBC were the remaining P (P-rem) and MPAC. Regardless of the constituents of clay mineralogy, soil with high aluminum levels had increased CMAP after correction. The energy of adsorption (EA) in the limed soils was on average significantly lower, regardless of the soil.