ABSTRACT
ABSTRACT Rhizobium-legume symbioses play relevant roles in agriculture but have not been well studied in Ecuador. The aim of this study was to characterize the genetic and phenotypic diversity of Rhizobium isolates associated with Phaseolus vulgaris from southern Ecuador. Morpho-cultural characterization, biochemical tests and physiological analyses were conducted to authenticate and determine the diversity of bacteria Rhizobium-like isolates. The genetic diversity of the isolates was determined by molecular techniques, which consisted of bacteria DNA extraction and amplification and sequencing of the 16S rRNA gene. The nodulation parameters and nitrogen fixation for P. vulgaris under greenhouse conditions were also assessed to determine the phenotypic diversity among isolates. Furthermore, bacteria indole-acetic-acid production was evaluated by the colorimetric method. Morpho-cultural and biochemical characteristic assessments demonstrated that Rhizobium-like bacteria was associated with the P. vulgaris nodules. The diversity among the isolates, as determined by physiological analyses, revealed the potential of several isolates to grow at different pH values, salinity conditions and temperatures. Partial sequencing of the 16S rRNA gene identified the Rhizobium genus in every sampling site. From a total of 20 aligned sequences, nine species of Rhizobium were identified. Nodule formation and biomass, as well as nitrogen fixation, showed an increase in plant phenotypic parameters, which could be influenced by IAA production, especially for the strains R. mesoamericanum NAM1 and R. leguminosarum bv. viciae COL6. These results demonstrated the efficiency of native symbiotic diazotrophic strains inoculants for legume production. This work can serve as the basis for additional studies of native Rhizobium strains and to help spread the use of biofertilizers in Ecuadorian fields.
RESUMO A simbiose Rhizobium-leguminosa desempenha um relevante papel na agricultura, entretanto não tem recebido suficiente atenção de estudos científicos no Equador. O objetivo deste artigo foi caracterizar a diversidade genética e fenotípica de isolados de Rhizobium associados com Phaseolus vulgaris do sul do Equador. A caracterização morfo-cultural, testes bioquímicos e análises fisiológicas foram realizados para autenticar e determinar a diversidade de isolados de bactérias Rhizobium. A diversidade genética foi determinada por por técnicas moleculares consistindo na extração de DNA genômico bacteriano, amplificação e sequenciamento parcial do gene 16SrRNA; e parâmetros de nodulação e fixação de nitrogênio de P. vulgaris sobre condições de estufa foram testados para determinar a diversidade fenotípica entre os isolados. Além disso, a produção de ácido indolacético foi avaliada por um método colorimétrico. A análise fisiológica da diversidade entre os isolados revelou o potencial de crescimento de diversos isolados em diferentes níveis de pH, salinidade e temperatura. O sequenciamento parcial do gene 16S rRNA mostrou o gênero Rhizobium em todas os locais de amostragem. De um total de 20 sequências alinhadas, 9 espécies de Rhizobium foram identificadas. A formação de nódulos e biomassa, bem como a fixação de nitrogênio mostraram um aumento nos parâmetros fenotípicos das plantas, os quais devem ser influenciados pela produção de IAA, especialmente pelas cepas R. mesoamericanum NAM1 e R. leguminosarum bv. viciae COL6. Estes resultados demonstram a eficiência de cepas diazotróficas simbióticas nativas para produção de inoculantes para leguminosas e fornece informações valiosas e uteis para a agricultura sustentável equatoriana. Neste sentido, este trabalho deve ser um elemento essencial para a realização de futuras pesquisas aplicadas relacionadas a cepas Rhizobium nativas e espalhar o uso de biofertizantes em campos equatorianos.
ABSTRACT
Nitrogen (N) is the most limiting nutrient for corn production. Thereby, the goal of the paper was to evaluate inoculation methods of Azospirillum brasilense in order to partially supply N required by the crop. The experiment was carried out in Guarapuava, PR, Brasil, in 2011/2012 growing season. Randomized blocks with factorial 3 inoculation methods (seed treatment, planting furrow and non-inoculated control) x 5 doses of nitrogen (0, 75, 150, 225 and 300kg ha-1) x 8 replications was used as the experimental design. Leaf are index, foliar nitrogen content, total chlorophyll, grains per ear and yield were evaluated. There was significant interaction between inoculation methods and nitrogen fertilization to leaf area index, but not for yield. Inoculation with the diazotrophic bacteria provided yield increase of 702kg ha-1 for inoculation in seeding furrow and 432kg ha-1 for inoculation in seed treatment compared to the control, but both treatments did not differ between each other. Furthermore, total chlorophyll, grains per ear and yield were positively affected, with quadratic response, by the nitrogen fertilization in broadcasting.
O nitrogênio (N) é o nutriente que mais limita a produtividade da cultura do milho. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar métodos de inoculação de Azospirillum brasilense para suprir em parte o nitrogênio requerido pela cultura. O experimento foi conduzido em Guarapuava, PR, Brasil, no ano agrícola de 2011/2012. Os tratamentos foram dispostos em delineamento de blocos ao acaso, em esquema fatorial 3 métodos de inoculação (tratamento de sementes, sulco de plantio e controle não inoculado) x 5 doses de nitrogênio (0, 75, 150, 225 e 300kg ha-1), com oito repetições. As variáveis analisadas foram: índice de área foliar (IAF), teor de N foliar, clorofila total, grãos por espiga e produtividade. Houve interação significativa entre os métodos de inoculação e a adubação nitrogenada para a variável IAF, mas não para a produtividade. Concluiu-se que a inoculação com a bactéria proporcionou incremento na produtividade de 702kg ha-1 para inoculação no sulco de semeadura e de 432kg ha-1 no tratamento de sementes, comparado com o controle, mas não houve diferença significativa entre esses dois tratamentos. Além disso, o teor de clorofila total, número de grãos por espiga e produtividade foram afetados positivamente, obtendo-se resposta quadrática, com aplicação da adubação nitrogenada.
ABSTRACT
In the Southern Brazilian Plateau, farmers try to compensate the lack of forage from native grasslands cultivating gramineae such as ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) and tall fescue (Festuca arundinacea). However, soil fertility often limits the productivity of these pastures. In this study, the authors investigated the effects of inoculating diazotrophic bacteria Azospirillum amazonense S22 and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) Acaulospora scrobiculata SCR855 on the growth and nutrient uptake of ryegrass and tall fescue. Both AMF and Azospirilum did not increase the dry weight and the nutrient concentration of ryegrass. However, Azospirillum inoculation promoted the growth of tall fescue. Mycorrhizal colonization was not affected by AMF inoculation, but it was increased by Azospirillum inoculation.
No planalto do sul do Brasil, os produtores tentam compensar a falta de forragem das pastagens nativas cultivando gramíneas, como azevém (Lolium multiflorum Lam.) e festuca (Festuca arundinacea). Entretanto, a fertilidade do solo nessas áreas frequentemente limita a produtividade dessas pastagens. Neste estudo, foram investigados os efeitos da inoculação da bactéria diazotrófica Azospirillum amazonense S22 e do fungo micorrízico arbuscular (FMA) Acaulospora scorbiculata SCR855 no crescimento vegetal e absorção de nutrientes de azevém e festuca. Tanto FMA quanto Azospirillum não incrementaram a massa seca e as concentrações de nutrientes do azevém; porém, a inoculação de Azospirillum promoveu o crescimento da festuca. A colonização radicular micorrízica não foi afetada pela inoculação pelo AMF, mas foi aumentada pela inoculação com Azospirillum.
En el altiplano del sur de Brasil, los productores intentan compensar la falta de forraje en pastajes nativas cultivando gramíneas, como raigrás (Lolium multiflorum Lam) y festuca (Festuca arundinacea). Sin embargo, la fertilidad del suelo en esas áreas a menudo limita la productividad de esas pastajes. En este estudio, se investigó los efectos de la inoculación de la bacteria diazotrófica Azospirillum amazonense S22 y del hongo micorrízico arbuscular (HMA), Acaulospora scorbiculata SCR855 en el crecimiento vegetal y absorción de nutrientes de raigrás y festuca. Tanto HMA como Azospirillum no incrementaron la masa seca y las concentraciones de nutrientes del raigrás; pero, la inoculación de Azospirillum promovió el crecimiento de la festuca. La colonización radicular micorrízica no se vio afectada por la inoculación por HMA, pero aumentó por inoculación con Azospirillum.
Subject(s)
Lolium , Poaceae , Bacteria/pathogenicityABSTRACT
Burkholderia kururiensis is a diazotrophic bacterium originally isolated from a polluted aquifer environment and presents a high level of similarity with the rice endophyte "B. brasilensis" species. This work assessed the ability of B. kururiensis to endophytically colonize rice plantlets by monitoring different tissues of root-inoculated plants for the presence of bacterial growth in different media, electron microscopy and by 16S rDNA analysis. Observations of roots, stems and leaves of inoculated rice plantlets by electron microscopy revealed B. kururiensis colonization predominantly on root hair zones, demonstrating endophytic colonization primarily through the endodermis, followed by spreading into xylem vessels, a possible pathway leading to aerial parts. Although indifferent for the bacterial growth itself, addition of a nitrogen source was a limiting factor for endophytic colonization. As endophytic colonization was directly associated to an enhanced plant development, production of phytohormone auxin/indole-3-acetic acid by B. kururiensis was assayed with transgenic rice plantlets containing an auxin-responsive reporter (DR5-GUS). Our findings suggest the ability of auxin production by plant-associated B. kururiensis which may have a stimulatory effect on plant development, as evidenced by activation of DR5-GUS. We hereby demonstrate, for the first time, the ability of B. kururiensis to endophytically colonize rice, promoting both plant growth and rice grain yield.
Burkholderia kururiensis é uma bactéria diazotrófica, originalmente isolada de um ambiente aquático poluído e apresenta alto nível de similaridade com a espécie endofítica "B. brasilensis" encontrada na planta de arroz. Este artigo demonstrou a habilidade de B. kururiensis colonizar endofiticamente plântulas de arroz, após esta bactéria ter sido inoculada na raiz das plantas. Esta capacidade foi confirmada pelo crescimento bacteriano em diferentes tecidos da planta, por microscopia eletrônica e pela análise do 16S rADN. Observação por microscopia eletrônica das raízes, caule e folhas das plântulas de arroz inoculadas, revelou predominância da colonização de B. kururiensis na zona pilífera da raiz, demonstrando que a colonização endofítica inicia-se na endoderme, espalha-se pelo xilema, sendo esta a possível via para a bactéria alcançar as partes aéreas. A adição de uma fonte de nitrogênio, embora não tenha influenciado no crescimento bacteriano, foi um fator limitante para a colonização endofítica. Como a colonização endofítica mostrou-se diretamente associada ao aumento no desenvolvimento da planta, a produção do fitohormônio auxina/ácido 3-indolacético pela B. kururiensis foi verificada utilizando uma plântula de arroz transgênica, contendo o repórter responsivo para auxina (DR5-GUS). Nossos resultados sugerem que a produção de auxina pela B. kururiensis é responsável pelo estímulo no desenvolvimento da planta verificado pela ativação do DR5-GUS. Neste trabalho demonstramos, pela primeira vez, a habilidade de B. kururiensis colonizar endofiticamente a planta de arroz, promovendo tanto o aumento no crescimento da planta como a produção de sementes de arroz.