ABSTRACT
Introduction: The sustainable production of pastures has become a fundamental challenge for the livestock sector where research with plant growth-promoting rhizobacteria as a viable solution, has nearly not been reported. Objective: In this study, we aimed to examine the potential to stimulate growth in Pennisetum clandestinum grass using four isolated bacterial strains from soils obtained from a Colombian tropical silvopastoral system. Methods: We previously identified genetically the strains and characterized two plant growth promoting activities. In addition, we evaluated the growth-promoting effect of the strains in Kikuyo grass under greenhouse conditions. Results: We found that the four bacterial strains were phylogenetically associated with Klebsiella sp. (strains 28P and 35P), Beijerinka sp. (37L) and Achromobacter xylosoxidans (E37), based on partial 16S rRNA gene sequencing. Moreover, the in vitro biochemical assays demonstrated that the strains exhibited some plant growth promoting mechanisms such as 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase activity and indole compound synthesis. Notably, bacterial inoculation under greenhouse conditions showed a positive influence on P. clandestinum growth. We found a significant (P < 0.05) effect on root and shoot length and shoot dry weight. Shoot length increased by 52 % and 30 % with 37L and 35P compared to those without inoculation treatment. Similarly, the use of 37L and 28P raised shoot dry weight values by 170 % and 131 %, respectively. In root development, inoculation with strains 37L and E37 increased root length by 134 % and 100 %, respectively. Conclusion: Beijerinckia sp. 37L was the most effective of the four strains at increasing P. clandestinum biomass and length.
Introducción: La producción sostenible de pastos se ha convertido en un desafío fundamental para el sector ganadero, donde investigaciones con bacterias promotoras de crecimiento vegetal, como una solución viable, han sido poco reportadas. Objetivo: El objetivo de este estudio fue examinar el potencial para estimular el crecimiento del pasto Pennisetum clandestinum utilizando cuatro cepas bacterianas aisladas de suelos obtenidos de un sistema silvopastoril tropical colombiano. Métodos: Anteriormente identificamos genéticamente las cepas y caracterizamos dos actividades que promueven el crecimiento de las plantas. Además, evaluamos el efecto promotor del crecimiento de las cepas en el pasto Kikuyo en condiciones de invernadero. Resultados: Encontramos que las cuatro cepas bacterianas se asociaron filogenéticamente con Klebsiella sp. (cepas 28P y 35P), Beijerinka sp. (37L) y Achromobacter xylosoxidans (E37), basados en la secuenciación parcial del gen 16S rRNA. Además, los ensayos bioquímicos in vitro demostraron que las cepas exhibían algunos mecanismos que promueven el crecimiento de las plantas tales como la actividad de la enzima desaminasa del ácido 1-aminociclopropano-1- carboxílico, y la síntesis del compuesto indol. En particular, la inoculación bacteriana bajo condiciones de invernadero mostró una influencia positiva en el crecimiento de P. clandestinum. Encontramos un efecto significativo (P < 0.05) en la longitud de la raíz y el tallo, y el peso seco del tallo. La longitud del tallo aumentó en un 52 % y 30 % con 37L y 35P, respectivamente, en comparación con aquellos sin tratamiento de inoculación. Igualmente, el uso de las cepas 37L y 28P aumentó los valores de peso seco del tallo en un 170 y un 131 %, respectivamente. En el desarrollo de la raíz, la inoculación con las cepas 37L y E37 aumentó la longitud de la raíz en 134 y 100 %, respectivamente. Conclusión: Beijerinckia sp. 37L fue la más efectiva de las cuatro cepas al aumentar la biomasa y la longitud de P. clandestinum.
ABSTRACT
The aim of this research was to evaluate whether the application of two plant growth-promoting (rhizo)bacteria might reduce nitrogen fertilization doses in cotton. We used strains Azotobacter chroococcum AC1 and AC10 for their proven ability to promote seed germination and cotton growth. These microorganisms were characterized by their plant growth-promoting activities. Then, we conducted a glasshouse study to evaluate the plant growth promoting ability of these strains with reduced doses of urea fertilization in cotton. Results revealed that both strains are capable of fixing nitrogen, solubilizing phosphorus, synthesizing indole compounds and producing hydrolytic enzymes. After 12 weeks, the glasshouse experiment showed that cotton growth was positively influenced due to bacterial inoculation with respect to chemical fertilization. Notably, we observed that microbial inoculation further influenced plant biomass (p<0.05) than nitrogen content. Co-inoculation, interestingly, exhibited a greater beneficial effect on plant growth parameters compared to single inoculation. Moreover, similar results without significant statistical differences were observed among bacterial co-inoculation plus 50% urea and 100% fertilization. These findings suggest that coinoculation of A. chroococcum strains allow to reduce nitrogen fertilization doses up to 50% on cotton growth. Our results showed that inoculation with AC1 and AC10 represents a viable alternative to improve cotton growth while decreasing the N fertilizer dose and allows to alleviate the environmental deterioration related to N pollution.
El objetivo de esta investigación fue evaluar si la aplicación de 2 (rizo)bacterias promotoras del crecimiento vegetal podría reducir la dosis de fertilizante nitrogenado en el cultivo de algodón. Se usaron las cepas Azotobacter chroococcum AC1 y AC10 por su habilidad para promover la germinación de semillas y el crecimiento del algodonero. Estos microorganismos fueron caracterizados sobre la base de sus actividades de promoción del crecimiento vegetal. Luego se realizó un estudio de invernadero con plantas de algodón para evaluar la capacidad de promoción del crecimiento vegetal de dichas cepas con dosis reducidas de urea. Los resultados revelaron que ambas cepas son capaces de fijar nitrógeno, solubilizar fósforo, sintetizar compuestos indólicos y producir enzimas hidrolíticas. Después de 12 semanas, el experimento de invernadero permitió observar que el crecimiento del algodón fue influido positivamente por la inoculación bacteriana con respecto a la fertilización química. En particular, se evidenció que la inoculación microbiana impactó más en la biomasa vegetal (p<0,05) que en el contenido de nitrógeno. Curiosamente, la coinoculación exhibió un mayor efecto positivo sobre los parámetros de crecimiento en comparación con la inoculación simple. Además, se observaron resultados similares, sin diferencias estadísticamente significativas, entre la coinoculación bacteriana más del 50% de urea y el 100% de fertilización. Estos hallazgos indican que la coinoculación de las cepas de A. chroococcum AC1 y AC10 permitiría reducir las dosis de fertilización nitrogenada del cultivo de arroz en hasta el 50% y aliviar, de esta manera, el deterioro ambiental relacionado con la contaminación por N.
Subject(s)
Azotobacter , Gossypium , Fertilizers , Bacteria , Gossypium/growth & development , NitrogenABSTRACT
El uso indiscriminado de fertilizantes químicos ha contribuido al deterioro de las propiedades biológicas, físicas y químicas del suelo, lo que derivó en la pérdida de su capacidad productiva. Por esta razón, se ha planteado como alternativa tecnológica el uso de biofertilizantes. El objetivo de esta investigación fue desarrollar un sistema de fermentación líquida y de enquistamiento adecuado para la multiplicación de Azotobacter chroococcum cepa AC1, una bacteria utilizada en la formulación de un biofertilizante actualmente producido por CORPOICA, Colombia. Se emplearon diseños estadísticos secuenciales para determinar las condiciones del sistema de fermentación. Se evaluaron la interacción entre la agitación, la aireación y el pH sobre la biomasa viable obtenida de AC1 (UFC/ml), que se tomó como variable de respuesta. Además, se evaluó la capacidad de enquistamiento de esta bacteria empleando 2 agentes de enquistamiento, AE01 y AE02. La actividad potencial promotora del crecimiento vegetal fue evaluada por medio del ensayo de ARA (fijación biológica de nitrógeno), la técnica de azul de fosfomolibdeno (solubilización de fosfato) y la reacción colorimétrica empleando el reactivo de Salkowski (producción de compuestos indólicos). Se evidenciaron efectos significativos (p <0,05) sobre la producción de biomasa de los 3 factores evaluados (pH, aireación y agitación) individualmente, de una interacción dual y en la interacción tripartita, teniendo un efecto positivo sobre la variable de respuesta la aireación y agitación. La adición de los inductores de enquistamiento AE01 y AE02 demostró la capacidad de la cepa AC1 para formar quistes en condiciones de estrés. Asimismo, las condiciones de fermentación y el enquistamiento no afectaron las actividades biológicas evaluadas.
The indiscriminate use of chemical fertilizers has contributed to the deterioration of the biological, physical and chemical properties of the soil, resulting in the loss of its productive capacity. For this reason, the use of biofertilizers has emerged as a technological alternative. The objective of this research was to develop a suitable liquid fermentation system and encystment for the multiplication of Azotobacter chroococcum AC1 strain, a bacterium employed in a biofertilizer formulation produced at present by CARPOICA, Colombia. Sequential statistical designs were used to determine the conditions in the fermentation system. The interaction between agitation, aeration and pH was evaluated on the viable biomass (CFU/ml) of AC1. In addition, the encystment ability of the strain was evaluated using two encystment agents and the potential plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) activity was assessed by different techniques, such as nitrogen fixation by ARA, phosphate solubilization by the phospho-molybdenum-blue reaction and indolic compound production by colorimetric reaction using the Salkowski reagent. Results showed significant effects (p <0.05) on the viable biomass in the three conditions (pH, aeration and agitation) tested individually, in one dual interaction and one tripartite interaction, were demonstrated to have a positive effect on the response variable aeration and agitation. The addition of the two encystment agents evaluated, AE01 and AE02, demonstrated the ability of AC1 to form cysts under stress conditions. Likewise, fermentation and encystment conditions did not affect the biological activities tested.
Subject(s)
Fermentation , Fertilizers , Nitrogen , Colombia , Nitrogen FixationABSTRACT
En las últimas décadas, la agricultura colombiana se ha visto afectada por la reducción de la productividad en las zonas hortícolas, el incremento de los costos de producción y la dependencia del uso de productos químicos, produciendo un daño irreversible al medio ambiente y la calidad de vida de productores y consumidores. El objetivo de investigación fue evaluar el efecto de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal del género Pseudomonas sp. sobre Lactuca sativa cultivar White Boston como solubilizadoras de roca fosfórica. El estudio se realizó en el Centro de Investigación Tibaitatá (Corpoica) ubicado en Mosquera (Cundinamarca-Colombia). Los resultados demostraron que las cepas tienen la capacidad intrínseca para solubilizar fuentes de fósforo de baja solubilidad como la roca fosfórica. La aplicación de inoculantes con base en las cepas: Pseudomonas fluorescens FR1, Pseudomonas sp., UVLO27 y Pseudomonas sp. LEAV18 arrojaron los mejores resultados. Las cepas Pseudomonas sp. FR2, UVLO27 y K35, tienen la capacidad de producir índoles y sideróforos. El experimento en invernadero evidenció que las cepas Pseudomonas fluorescens FR1, Pseudomonas sp. FR2 y UVLO27 incrementaron de manera significativa (P<0.05) la biomasa y el desarrollo de las plantas. El uso de rocas fosfóricas representa una alternativa económica y ecológica viable, en sistemas de agricultura sostenible.
In the last decades, Colombian agriculture has been affected by the reduction in productivity in horticultural areas, increase in production costs and the dependence of chemical products usage, causing and irreversible damage to environment and producers and consumers life quality. The aim of this research was to evaluate the effect of plant growth promoting rhizobacteria of the genus Pseudomonas sp. under Lactuca sativa cultivar White Boston as phosphate rock solubilizing bacteria. The study took place in the Research Centre Tibaitatá-Corpoica, located in Mosquera (Cundinamarca-Colombia). Results demonstrated that the strains have an intrinsic capacity to solubilize low solubility phosphorus sources as phosphate rock. Inoculants application based on: Pseudomonas fluorescensFR1, Pseudomonas sp., UVLO27 and Pseudomonas sp. LEAV18 strains displayed the best results. The strains Pseudomonas sp. FR2, UVLO27 and K35, are capable of producing indoles and siderophores. The green house experiment showd that strain Pseudomonas fluorescens FR1, Pseudomonas sp. FR2 of phosphate rocks represents a viable economic and ecological alternative in sustainable agriculture systems.