Endophytic bacteria promote growth and increase the aloin content of Aloe vera / Las bacterias endofíticas promueven el crecimiento y aumentan el contenido de aloína del Aloe vera

Aloe vera is among the world's economically most important medicinal plants, but as the growth of this plant and, consequently, the accumulation of metabolites is slow, we tested the hypothesis that root endophytic bacteria isolated from A. vera plants can promote growth and increase the accumulation of aloin in the gel and latex. For this, we inoculate seedlings with four endophytic bacteria and a combination of them. We confirmed the hypothesis and identified two strains with potential for the formulation of inoculants to improve the cultivation of A. vera. The bacterium 149H Paraburkholderiasp. increases the number of leaves and the accumulation of biomass, but on the other hand, 35V Enterobacter ludwigii inoculation increased the content of aloin in the gel and in the latex. Further research should focus on the association of these two strains in a single inoculant, to both promote growth and increase the synthesis of metabolites.

Aloe vera se encuentra entre las plantas medicinales económicamente más importantes del mundo, pero como el crecimiento de esta planta y, en consecuencia, la acumulación de metabolitos es lento, probamos la hipótesis de que las bacterias endofíticas de raíces aisladas de las plantas de A. vera pueden promover el crecimiento y aumentar la acumulación de aloína en el gel y látex. Para ello, inoculamos plántulas con cuatro bacterias endofíticas y una combinación de ellas. Confirmamos la hipótesis e identificamos dos cepas con potencial para la formulación de inoculantes para mejorar el cultivo de A. vera. La bacteria 149H Paraburkholderia sp. aumenta el número de hojas y la acumulación de biomasa, pero, por otro lado, la inoculación con Enterobacter ludwigii 35V aumentó el contenido de aloína en el gel y en el látex. La investigación adicional debe centrarse en la asociación de estas dos cepas en un solo inoculante, tanto para promover el crecimiento como para aumentar la síntesis de metabolitos

Cultivable bacterial diversity associated with bromeliad roots from ironstone outcrops in central Brazil / Diversidade de bactérias cultiváveis associadas a raízes de bromélias de afloramentos ferruginosos do Brasil central

Abstract Studies on the bacterial diversity associated with wild plants are rare, especially on those that grow in association with bromeliads. In the present study, we isolated and identified epiphytic and endophytic bacteria from the roots of the bromeliads Dyckia excelsa, Dyckia leptostachya and Deuterocohnia meziana occurring in the "cangas" in the Pantanal from Mato Grosso do Sul State, Brazil. The epiphytic bacteria were isolated from washed roots, while the endophytic bacteria were isolated from surface disinfested roots. Bacterial representatives corresponding to each BOX-PCR fingerprint, as well as those that did not result in amplicons, were selected for 16S rDNA gene sequence analysis. The BOX-PCR data showed intrageneric and intraspecific diversity and could discriminate strains and identify their phenotypic characteristics. The 16S rDNA gene sequence and phylogeny analysis showed a higher occurrence of strains belonging to the genus Bacillus than Mycobacterium and Brevibacterium, which were found in lower numbers. Species from the Bacillus genus are well known for their sporulation capacity and longer survival in arid locations, such as the "cangas". This study clearly showed that the bromeliad species represent a vast reservoir of bacterial community diversity, and the cultivable strains represent a new source for biotechnological prospecting.

Resumo Estudos sobre a diversidade bacteriana associada a plantas silvestres são raros, especialmente naqueles que crescem em associação com bromélias. No presente estudo, isolamos e identificamos bactérias epífitas e endofíticas das raízes das bromélias Dyckia excelsa, D. leptostachya e Deuterocohnia meziana ocorrentes nas "cangas" no Pantanal do Mato Grosso do Sul, Brasil. As bactérias epifíticas foram isoladas de raízes lavadas, enquanto as bactérias endofíticas foram isoladas de raízes desinfestadas na superfície. Representantes bacterianos correspondentes a cada perfil do BOX-PCR, bem como aqueles que não resultaram em amplificações, foram selecionados para o sequenciamento do gene 16S rDNA. Os dados da BOX-PCR mostraram diversidade intragênica e intraespecífica e puderam discriminar cepas e identificar suas características fenotípicas. A seqüência do gene 16S rDNA e a análise filogenética mostraram uma maior ocorrência de cepas pertencentes ao gênero Bacillus do que as bactérias Mycobacterium e Brevibacterium, encontradas em menor número. Espécies do gênero Bacillus são bem conhecidas por sua capacidade de esporulação e maior sobrevida em locais áridos, como as "cangas". Este estudo mostrou claramente que as espécies de bromélias representam um vasto reservatório de diversidade de comunidades bacterianas, e as linhagens cultiváveis podem representar uma nova fonte para a prospecção biotecnológica.

Endophytic Enterobacter cloacae exhibits antagonistic activity against Pythium damping-off of cucumber / Enterobacter cloacae endofítica exibe atividade antagonista contra a podridão de pepino causada por Pythium

ABSTRACT: The study was performed to examine the potential presence of biological control agents against Pythium damping-off disease of cucumber.Examining eleven bacterial strains isolated from acid lime roots and rhizosphere soil showed that the bacterial strain RB1 was the most efficient in suppressing mycelial growth of P. aphanidermatum, producing an inhibition zone of 5mm. Scanning electron microscopy study of the mycelia at the interaction zone showed that the pathogen hyphae were deformed and shriveled by the bacterial strain.In pot experiments, pretreatment with the RB1 bacterial strain reduced disease incidence significantly by 63%.The bacterial strain did not exhibit any negative significant effects on cucumber growth (plant height and root dry weight) in comparison with untreated control under growth chamber conditions. Molecular identification of strain RB1 based on the 16S rRNA gene revealed that it is Enterobacter cloacae. Findings from this study suggested that E. cloacae has a potential to be used as a biocontrol agent for suppressingcucumber damping-off disease caused by P. aphanidermatum. This is the first report of the antagonistic activity of E. cloacae against P. aphanidermatum-induced damping-off of cucumber.

RESUMO: O estudo foi realizado para examinar a presença potencial de agentes no controle biológico da doença do apodrecimento do pepino causado por Pythium. Examinando onze cepas bacterianas isoladas de raízes de cal ácida e solo da rizosfera mostraram que a cepa bacteriana RB1 foi a mais eficiente na supressão do crescimento micelial de P. aphanidermatum, produzindo uma zona de inibição de 5 mm. O estudo de microscopia eletrônica de varredura dos micélios na zona de interação mostrou que as hifas do patógeno foram deformadas e enrugadas pela cepa bacteriana. Em experimentos com vasos, o pré-tratamento com a cepa bacteriana RB1 reduziu significativamente a incidência da doença em 63%. A cepa bacteriana não exibiu nenhum efeito negativo. Efeitos significativos no crescimento do pepino (altura da planta e peso seco da raiz), em comparação com o controle não tratado sob condições da câmara de crescimento. A identificação molecular da cepa RB1 com base no gene 16S rRNA revelou que é a Enterobacter cloacae. Os resultados deste estudo sugerem que E. cloacae tem potencial para ser usado como agente de biocontrole para suprimir a doença da podridão de pepino causada por P. aphanidermatum. Este é o primeiro relato da atividade antagônica de E. cloacae contra o amortecimento induzido por P. aphanidermatum de pepino.

Cultivable bacterial diversity associated with bromeliad roots from ironstone outcrops in central Brazil

Abstract Studies on the bacterial diversity associated with wild plants are rare, especially on those that grow in association with bromeliads. In the present study, we isolated and identified epiphytic and endophytic bacteria from the roots of the bromeliads Dyckia excelsa, Dyckia leptostachya and Deuterocohnia meziana occurring in the cangas in the Pantanal from Mato Grosso do Sul State, Brazil. The epiphytic bacteria were isolated from washed roots, while the endophytic bacteria were isolated from surface disinfested roots. Bacterial representatives corresponding to each BOX-PCR fingerprint, as well as those that did not result in amplicons, were selected for 16S rDNA gene sequence analysis. The BOX-PCR data showed intrageneric and intraspecific diversity and could discriminate strains and identify their phenotypic characteristics. The 16S rDNA gene sequence and phylogeny analysis showed a higher occurrence of strains belonging to the genus Bacillus than Mycobacterium and Brevibacterium, which were found in lower numbers. Species from the Bacillus genus are well known for their sporulation capacity and longer survival in arid locations, such as the cangas. This study clearly showed that the bromeliad species represent a vast reservoir of bacterial community diversity, and the cultivable strains represent a new source for biotechnological prospecting.

Resumo Estudos sobre a diversidade bacteriana associada a plantas silvestres são raros, especialmente naqueles que crescem em associação com bromélias. No presente estudo, isolamos e identificamos bactérias epífitas e endofíticas das raízes das bromélias Dyckia excelsa, D. leptostachya e Deuterocohnia meziana ocorrentes nas cangas no Pantanal do Mato Grosso do Sul, Brasil. As bactérias epifíticas foram isoladas de raízes lavadas, enquanto as bactérias endofíticas foram isoladas de raízes desinfestadas na superfície. Representantes bacterianos correspondentes a cada perfil do BOX-PCR, bem como aqueles que não resultaram em amplificações, foram selecionados para o sequenciamento do gene 16S rDNA. Os dados da BOX-PCR mostraram diversidade intragênica e intraespecífica e puderam discriminar cepas e identificar suas características fenotípicas. A seqüência do gene 16S rDNA e a análise filogenética mostraram uma maior ocorrência de cepas pertencentes ao gênero Bacillus do que as bactérias Mycobacterium e Brevibacterium, encontradas em menor número. Espécies do gênero Bacillus são bem conhecidas por sua capacidade de esporulação e maior sobrevida em locais áridos, como as cangas. Este estudo mostrou claramente que as espécies de bromélias representam um vasto reservatório de diversidade de comunidades bacterianas, e as linhagens cultiváveis podem representar uma nova fonte para a prospecção biotecnológica.

Pesquisa da existência de bactérias Gram negativas endofíticas potencialmente patogênicas para o homem em hortaliças provenientes de cultivos orgânicos / Investigación de la existencia de bacterias endófitas gramnegativas potencialmente patógenas para el hombre en hortalizas provenientes de cultivos orgánicos / Investigation of the existence of Gram negative endophytic bacteria potentially pathogenic for man in vegetables from organic cultures

Bactérias endofíticas habitam tecidos vegetais sadios colonizando-os ativamente exercendo atividades benéficas para o hospedeiro. O objetivo deste trabalho foi pesquisar a presença de bactérias endofiticas Gram negativas potencialmente patogênicas em hortaliças oriundas de cultivos orgânicos (alface, acelga, manjericão, espinafre, coentro e couve) adquiridas em supermercados. Após assepsia das folhas de aspecto sadio, pequenos fragmentos de aproximadamente 1 cm2 foram colocados na superfície de ágar LB. As colônias bacterianas obtidas após o crecimiento ao redor dos fragmentos de folhas, foram isoladas em meio McConkey. Depois, foram escolhidas várias distintas colônias fermentadoras e não fermentadoras de lactose e identificadas por provas bioquímicas. De 46 colônias identificadas, 27 (58,6%) corresponderam à família Enterobacteriaceae; 14 (30,4%), ao gênero Acinetobacter e 5 (10,9%) ao gênero Pseudomonas. Verificou-se a existência de um considerável número de bactérias endofíticas patogênicas incluindo Salmonella, Yersinia, Shigella entre outras. Sabe-se dos riscos da utilização de estercos animais na adubação de solos para culturas orgânicas. Geralmente dá-se relevância à higiene de hortaliças e frutas em relação à microbiota epífita contaminante, mas raramente é considerada a população microbiana endofítica eventualmente patogênica para humanos, fato que pode explicar surtos para os quais não é possível detectar a fonte de contaminação.

Las bacterias endófitas habitan tejidos vegetales colonizándolos activamente, ejerciendo funciones beneficiosas para el huésped. El objetivo de este trabajo fue investigar la presencia de bacterias endófitas gramnegativas potencialmente patógenas en hortalizas provenientes de cultivos orgánicos (lechuga, acelga, espinaca, coliflor, albahaca y cilantro) adquiridas en supermercados. Después de desinfectar hojas de aspecto sano, fragmentos de aproximadamente 1 cm2 fueron colocados sobre agar LB. A partir del desarrollo bacteriano alrededor de los fragmentos se procedió al aislamiento en medio McConkey. Se escogieron varias colonias fermentadoras y no fermentadoras de lactosa y se identificaron mediante pruebas bioquímicas. De 46 colonias identificadas, 27 (58,6%) correspondieron a enterobacterias, 14 (30,4%) al género Acinetobacter y 5 (10,9%) al género Pseudomonas. Se verificó un relevante número de bacterias endófitas patógenas incluyendo Salmonella, Yersinia, y Shigella entre otras. Es conocido el riesgo del empleo de estiércol animal como abono de suelos para cultivos orgánicos. Generalmente se da importancia a la higiene de hortalizas y frutas en relación a la microbiota epífita contaminante, pero raramente es considerada la población microbiana endófita patógena para los humanos, hecho que puede explicar brotes en los que no es posible detectar el origen de la contaminación.

Endophytic bacteria live in vegetable tissues colonizing them actively and exerting beneficial functions for the host. The objective of this study was to investigate the presence of Gram negative endophytic bacteria in vegetables from organic cultures (lettuce, chard, spinach, basil, cauliflower, coriander) purchased at food markets. After disinfecting leaves with a healthy aspect, fragments of approximately 1 cm2 were placed on LB agar. After the development of bacteria around the fragments, they were isolated in McConkey agar. Several lactose fermenting and non fermenting colonies were chosen and identified by biochemical assays. Of 46 identified colonies, 27 (58.6%) corresponded to enterobacteria, 14 (30.4%) to the Acinetobacter genus and 5 (10.9%) to the Pseudomonas genus. A relevant number of endophytic pathogen bacteria, including Salmonella, Yersinia and Shigela, among others, was verified. The risk of using animal manure as compost for organic cultures is well known. Generally, the hygiene of vegetables and fruits is given importance in relation with contaminant epiphytic microbiota, but the endophytic microbial population pathogenic for humans is rarely considered, fact which can explain outbreaks where it is not possible to detect the origin of the contamination.

Bactérias endofíticas como agentes de controle biológico na orizicultura / Endophytic bacteria as biological control agents in rice fields

Esta publicação apresenta alguns dados sobre as interações entre as bactérias e as plantas hospedeiras, considerando os simbiontes e os patógenos das plantas de importância agrícola, com ênfase nos agroecossistemas de arroz irrigado. Neste trabalho foram abordados aspectos relacionados a essas bactérias endofíticas, tais como: (i) endofíticos e suas interações com as plantas cultivadas; (ii) rizobactérias promotoras do crescimento vegetal [plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR)] e sua aplicabilidade no controle biológico; (iii) bactérias endofíticas versus PGPR no controle biológico de fitopatógenos; (iv) aplicação de recombinantes endofíticos na agrobiotecnologia. No final do artigo estão apresentadas as opiniões e perspectivas dos autores sobre as bactérias que vivem associadas às plantas cultivadas nos agroecossistemas.(AU)

This paper presents some data on the interactions of the bacteria and the host plants, considering the symbionts and pathogens of plants of agricultural importance, focusing on rice fields. This article addresses issues related to these endophytic bacteria, such as: (i) endophytes and their interactions with the cultivated plants; (ii) promoting rhizobacteria plant growth [plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR)] and its application in biological control; (iii) endophytic bacteria PGPR against the biological control of plant pathogens; (iv) application of endophytic recombinant in agricultural biotechnology. This paper ends show the point of view and perspectives of the authors about bacteria that live associated with the plants grown in agroecosystems.(AU)

Pesquisa da existência de bactérias Gram negativas endofíticas potencialmente patogênicas para o homem em hortaliças provenientes de cultivos orgânicos / Investigación de la existencia de bacterias endófitas gramnegativas potencialmente patógenas para el hombre en hortalizas provenientes de cultivos orgánicos / Investigation of the existence of Gram negative endophytic bacteria potentially pathogenic for man in vegetables from organic cultures

Bactérias endofíticas habitam tecidos vegetais sadios colonizando-os ativamente exercendo atividades benéficas para o hospedeiro. O objetivo deste trabalho foi pesquisar a presença de bactérias endofiticas Gram negativas potencialmente patogênicas em hortaliças oriundas de cultivos orgânicos (alface, acelga, manjericão, espinafre, coentro e couve) adquiridas em supermercados. Após assepsia das folhas de aspecto sadio, pequenos fragmentos de aproximadamente 1 cm2 foram colocados na superfície de ágar LB. As colônias bacterianas obtidas após o crecimiento ao redor dos fragmentos de folhas, foram isoladas em meio McConkey. Depois, foram escolhidas várias distintas colônias fermentadoras e não fermentadoras de lactose e identificadas por provas bioquímicas. De 46 colônias identificadas, 27 (58,6%) corresponderam à família Enterobacteriaceae; 14 (30,4%), ao gênero Acinetobacter e 5 (10,9%) ao gênero Pseudomonas. Verificou-se a existência de um considerável número de bactérias endofíticas patogênicas incluindo Salmonella, Yersinia, Shigella entre outras. Sabe-se dos riscos da utilização de estercos animais na adubação de solos para culturas orgânicas. Geralmente dá-se relevância à higiene de hortaliças e frutas em relação à microbiota epífita contaminante, mas raramente é considerada a população microbiana endofítica eventualmente patogênica para humanos, fato que pode explicar surtos para os quais não é possível detectar a fonte de contaminação.

Las bacterias endófitas habitan tejidos vegetales colonizándolos activamente, ejerciendo funciones beneficiosas para el huésped. El objetivo de este trabajo fue investigar la presencia de bacterias endófitas gramnegativas potencialmente patógenas en hortalizas provenientes de cultivos orgánicos (lechuga, acelga, espinaca, coliflor, albahaca y cilantro) adquiridas en supermercados. Después de desinfectar hojas de aspecto sano, fragmentos de aproximadamente 1 cm2 fueron colocados sobre agar LB. A partir del desarrollo bacteriano alrededor de los fragmentos se procedió al aislamiento en medio McConkey. Se escogieron varias colonias fermentadoras y no fermentadoras de lactosa y se identificaron mediante pruebas bioquímicas. De 46 colonias identificadas, 27 (58,6%) correspondieron a enterobacterias, 14 (30,4%) al género Acinetobacter y 5 (10,9%) al género Pseudomonas. Se verificó un relevante número de bacterias endófitas patógenas incluyendo Salmonella, Yersinia, y Shigella entre otras. Es conocido el riesgo del empleo de estiércol animal como abono de suelos para cultivos orgánicos. Generalmente se da importancia a la higiene de hortalizas y frutas en relación a la microbiota epífita contaminante, pero raramente es considerada la población microbiana endófita patógena para los humanos, hecho que puede explicar brotes en los que no es posible detectar el origen de la contaminación.

Endophytic bacteria live in vegetable tissues colonizing them actively and exerting beneficial functions for the host. The objective of this study was to investigate the presence of Gram negative endophytic bacteria in vegetables from organic cultures (lettuce, chard, spinach, basil, cauliflower, coriander) purchased at food markets. After disinfecting leaves with a healthy aspect, fragments of approximately 1 cm2 were placed on LB agar. After the development of bacteria around the fragments, they were isolated in McConkey agar. Several lactose fermenting and non fermenting colonies were chosen and identified by biochemical assays. Of 46 identified colonies, 27 (58.6%) corresponded to enterobacteria, 14 (30.4%) to the Acinetobacter genus and 5 (10.9%) to the Pseudomonas genus. A relevant number of endophytic pathogen bacteria, including Salmonella, Yersinia and Shigela, among others, was verified. The risk of using animal manure as compost for organic cultures is well known. Generally, the hygiene of vegetables and fruits is given importance in relation with contaminant epiphytic microbiota, but the endophytic microbial population pathogenic for humans is rarely considered, fact which can explain outbreaks where it is not possible to detect the origin of the contamination.

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.

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.

Aplicação de microrganismos endofíticos na agricultura e na produção de substâncias de interesse econômico / Application endophytic microorganisms in agriculture and production of substances of economic interest

Os microrganismos que vivem no interior de plantas e habitam de modo geral suas partes aéreas, como folhas e caules, mas não causam aparentemente nenhum dano a seus hospedeiros, são chamados de endofíticos. Além de exercerem diversas funções de importância para o hospedeiro, esses microrganismos são potencialmente úteis na agricultura e na indústria, sobretudo na farmacêutica e de defensivos agrícolas.Por se constituírem em potenciais substitutos de produtos químicos, ao exercerem ações de biocontrolee/ou promoção de crescimento de plantas, favorecendo a preservação do ambiente, vem sendo apontadoscomo alternativa viável para sistemas de produção agrícola ecológica e economicamente sustentáveis. Aobtenção de substâncias de interesse econômico, como enzimas, antibióticos e outros fármacos, a partir de microrganismos endofíticos, tem sido frequentemente relatada na literatura científica. Exemplo disso é o taxol, poderoso anticancerígeno que anteriormente era obtido apenas da exploração da planta Taxusbrevifolia e, agora pode ser obtido de diferentes gêneros de fungos endofíticos. Avanços como estereforçam a grande potencialidade biotecnológica de tais microrganismos. Este trabalho visa apresentar um panorama sobre potenciais aplicações de microrganismos endofíticos na agricultura e na produção de substâncias de interesse econômico.

Endophytic microorganisms are mainly fungi and bacteria that live inside plants, generally inhabiting aerial parts such as leaves and stems, without causing any apparent damage to their hosts. In addition to many important functions for the host, the endophytic microorganisms are potentially useful in agriculture and industry, especially in pharmaceuticals and agrochemicals. By forming themselves into substitutes for chemicals by exercising stock biocontrol and/or promotion of plant growth, favoring the environmental preservation, has been appointed as a viable alternative agricultural production systems for environmentally and economically sustainable. Obtaining substances of economic interest, suchas enzymes, antibiotics and other drugs from endophytic microorganisms has often been reported in the scientific literature. One example is taxol, a powerful anti-cancer substance that was previously obtained only from the exploitation of the plant Taxus brevifolia, and can now be obtained fromdifferent genera of endophytic fungi. Advances like this reinforce the great biotechnological potential of such microorganisms. This study presents an overview of potential applications of endophytic microorganisms in agriculture and production of substances of economic interest.(

Selection of endophytic fungi from comfrey (Symphytum officinale L. ) for in vitro biological control of the phytopathogen Sclerotinia sclerotiorum (Lib. ) / Seleção de fungos endofíticos de confrei (Symphytum officinale L. ), buscando controle biológico in vitro do fitopatógeno Sclerotinia sclerotiorum (Lib. )

Biological control consists of using one organism to attack another that may cause economic damage to crops. Integrated Pest Management (IPM) is a very common strategy. The white mold produced by Sclerotiniasclerotiorum (Lib.) causes considerable damage to bean crops. This fungus is a soil inhabitant, the symptoms of which are characterized by water-soaked lesions covered by a white cottony fungal growth on the soil surface and/or the host plant. Possible biological control agents taken from plants are being investigated as phytopathogen inhibitors. These are endophytic microorganisms that inhabit the intercellular spaces of vegetal tissues and are often responsible for antimicrobial production. The objective of the present study was to select endophytic fungi isolated from comfrey (Symphytumofficinale L.) leaves with in vitro antagonist potential against the phytopathogenic fungus S. sclerotiorum. Twelve isolates of endophytic fungi and a pathogenic strain of S. sclerotiorum were used in the challenge method. With the aid of this method, four endophytes with the best antagonistic activity against S. sclerotiorum were selected. Pathogen growth inhibition zones were considered indicative of antibiosis. The percentages of pathogenic mycelia growth were measured both with and without the antagonist, resulting in growth reductions of 46.7% to 50.0% for S. sclerotiorum. These analyses were performed by evaluating the endophytic/pathogenic mycelia growth in mm/day over an eight-day period of antagonistic tests.

O controle biológico consiste no uso de organismos que atacam outros que causam danos a culturas de plantas. Esta é uma estratégia muito utilizada no Controle Integrado de Pragas (CIP). O mofo branco, causado por Sclerotiniasclerotiorum (Lib.), causa danos em culturas de feijão. Este fungo é encontrado no solo e seus sintomas são caracterizados por lesões úmidas cobertas por micélios algodonosos, crescidos a partir do solo e/ou da planta hospedeira. Há relatos de pesquisas buscando agentes potenciais de controle biológico isolados de plantas para controlar fungos fitopatogênicos. Entre estes agentes encontram-se os microrganismos endofíticos, habitantes de espaços intercelulares de tecidos vegetais, muitas vezes responsáveis pela produção de substâncias antimicrobianas. Este trabalho teve por objetivo selecionar linhagens endofíticas isoladas de folhas de confrei (Symphytumofficinale L.), com potencial de antagonismo in vitro contra a linhagem fitopatogênica S. sclerotiorum. Doze linhagens de fungos endofíticos foram utilizadas na técnica de desafio em placa contra um isolado patogênico de S. sclerotiorum. Com o auxílio desta técnica, quatro linhagens com melhor atividade antagonística contra S. sclerotiorum foram selecionadas. Zonas de inibição no crescimento da linhagem patogênica foram consideradas como indicativo de antibiose. Foram efetuadas análises da porcentagem de elongação micelial com e sem antagonismo, mostrando resultados de 46,7% a 50,0% de redução no crescimento micelial do fitopatógeno. Estas análises consistiram de avaliações das medidas do crescimento em mm/dia das linhagens endofíticas/patogênica em testes de antagonismo.

Bactérias endofíticas no controle e inibição in vitro de Pseudomonas syringae pv tomato, agente da pinta bacteriana do tomateiro / Control with endophytic bacteria and in vitro inhibition of Pseudomonas syringae pv tomato, agent of bacterial speck of tomato

Para avaliar o potencial de 53 isolados de bactérias endofíticas no controle da pinta bacteriana do tomateiro (Lycopersicum esculentum Mill.), realizaram-se seleções massais em casa-de-vegetação e a seguir foi avaliado, in vitro, o antagonismo desses isolados sobre a bactéria desafiante Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst). A inoculação das bactérias endofíticas foi feita por microbiolização das sementes de tomate cv. Santa Clara e da desafiante (Pst) por pulverização. Aos 7, 14 e 21 dias após a inoculação da Pst, foram realizadas as avaliações da severidade da pinta bacteriana, bem como da altura das plantas. As espécies e os isolados bacterianos mais eficazes na redução da severidade da pinta bacteriana foram: Acinetobacter johnsonii (isolado 10), Bacillus pumilus (isolados 3, 12, 20, 39, 51), Paenibacillus macerans (isolados 37 e 47), PIM 11, Bacillus sphaericus (isolado 45), B. amyloliquefaciens (isolado 50), TOM 2, TOM 24 e Staphylococcus aureus (isolado 18). Mais de 50 por cento dos isolados eficazes na redução da severidade foram da espécie Bacillus pumilus. Das espécies endofíticas mais eficazes na redução da severidade da pinta bacteriana, Bacillus pumilus e B. amyloliquefaciens inibiram também o crescimento da Pst in vitro.Vários dos isolados promoveram também o crescimento das plantas.

To asses the potential of fifty three isolates of endophytic bacteria on the control of Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) in tomato (Lycopersicum esculentum Mill.), several screening were done in greenhouse followed by in vitro studies on antagonism of those isolates to Pst. The inoculation of endophytic bacteria was done by microbiolization of tomato cv Santa Clara seeds. The challenging bacterium (Pst) inoculation was done by spraying. At 7, 14 and 21 days after Pst inoculation the assessment of bacterial speck severity was done, and height of plants was also measured. The most efficient endophytic species and isolates in reducing disease severity were: Acinetobacter johnsonii (isolate 10), Bacillus pumilus (isolates, 3, 12, 20, 39, 51), Paenibacillus macerans (isolates, 37, 47), PIM 11, Bacillus sphaericus (isolate 45), B. amyloliquefaciens (isolate 50), TOM 2 , TOM 24 and Staphylococcus aureus (isolate 18). More than 50 percent of the endophytic isolates efficient in reducing disease severity belonged to Bacillus pumilus. From the most efficient endophytic species group, the species Bacillus pumilus and B. amyloliquefaciens inhibited the Pst growth in vitro. Several bacterial isolates promoted growth of tomato.

Response of micropropagated sugarcane varieties to inoculation with endophytic diazotrophic bacteria

Previous studies estimated that sugarcane could obtain up to 60% of total nitrogen accumulated from BNF. Here a mixture of five endophytic diazotrophic strains was tested in a field trial, inoculated in two micropropagated sugarcane varieties and three locals, to determine the effects on commercial crop conditions. The sugarcane plantlets were inoculated in vitro, and after 17 months of growing in the field, the productivity and BNF contribution showed to be influenced by the plant genotype and soil type. The highest BNF contributions was observed in the poorest soil for both varieties. Smaller increases in productivity were observed for SP 701143 variety grown in soil with low or medium fertility. In contrast, a decrease in the stem productivity was observed in the SP 813250 variety grown in the three localities.

Experimentos anteriores estimaram que a cana-de-açúcar pode obter até 60% do N acumulado via fixação biológica de nitrogênio (FBN). Neste trabalho, os efeitos da inoculação da mistura de cinco espécies de bactérias diazotróficas endofíticas foram testados em duas variedades de cana-de-açúcar micropropagadas, sob condições de campo. Após 17 meses de crescimento, a produtividade e a FBN apresentaram influência do genótipo vegetal e da localidade de cultivo. As maiores contribuições via FBN foram observadas no solo de menor fertilidade, para ambas variedades de cana-de-açúcar. Pequenos aumentos de produtividade foram observados para a variedade SP 701143 nos solos de baixa e média fertilidade. Por outro lado, a inoculação na variedade SP 813250 apresentou decréscimo de produtividade nos três tipos de solo testados.

Evaluation of the biological nitrogen fixation contribution in sugarcane plants originated from seeds and inoculated with nitrogen-fixing endophytes

The inoculation technique with endophytic diazotrophic bacteria in sugarcane has been shown as an alternative practice to plant growth promotion. The aim of this work was to evaluate the biological nitrogen fixation (BNF) contribution by different strains of Herbaspirillum seropedicae and Gluconacetobacter diazotrophicus in sugarcane plant inoculated from seeds. The seeds were planted in pots filled with non-sterile soil, inoculated with the bacterial strains and grown 10 months outside of the greenhouse. The BNF contribution of the inoculated bacteria varied depending on the plant species used as a control. The highest BNF contribution as well as the highest populations of reisolated bacteria was observed with inoculation of H. seropedicae strains. The roots appeared to be the preferential tissues for the establishment of the inoculated species.

A técnica de inoculação com bactérias diazotróficas endofíticas na cana-de-açúcar apresenta-se como uma prática alternativa para promover o crescimento vegetal menos dependente da adubação nitrogenada. Este trabalho teve como objetivo avaliar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) por diferentes estirpes de Herbaspirillum seropedicae e Gluconacetobacter diazotrophicus inoculadas em plantas de cana-de-açúcar originadas de semente. As sementes foram plantadas em vasos com solo não estéril, inoculadas com as diferentes bactérias e mantidas por 10 meses ao ar livre. As maiores contribuições da FBN ocorreram com a inoculação de estirpes Herbaspirillum seropedicae, e dependeram da espécie vegetal utilizada como testemunha. As raízes apresentaram-se como o órgão vegetal preferencial para o estabelecimento das espécies inoculadas.

Response of micropropagated sugarcane varieties to inoculation with endophytic diazotrophic bacteria

Previous studies estimated that sugarcane could obtain up to 60% of total nitrogen accumulated from BNF. Here a mixture of five endophytic diazotrophic strains was tested in a field trial, inoculated in two micropropagated sugarcane varieties and three locals, to determine the effects on commercial crop conditions. The sugarcane plantlets were inoculated in vitro, and after 17 months of growing in the field, the productivity and BNF contribution showed to be influenced by the plant genotype and soil type. The highest BNF contributions was observed in the poorest soil for both varieties. Smaller increases in productivity were observed for SP 701143 variety grown in soil with low or medium fertility. In contrast, a decrease in the stem productivity was observed in the SP 813250 variety grown in the three localities.

Experimentos anteriores estimaram que a cana-de-açúcar pode obter até 60% do N acumulado via fixação biológica de nitrogênio (FBN). Neste trabalho, os efeitos da inoculação da mistura de cinco espécies de bactérias diazotróficas endofíticas foram testados em duas variedades de cana-de-açúcar micropropagadas, sob condições de campo. Após 17 meses de crescimento, a produtividade e a FBN apresentaram influência do genótipo vegetal e da localidade de cultivo. As maiores contribuições via FBN foram observadas no solo de menor fertilidade, para ambas variedades de cana-de-açúcar. Pequenos aumentos de produtividade foram observados para a variedade SP 701143 nos solos de baixa e média fertilidade. Por outro lado, a inoculação na variedade SP 813250 apresentou decréscimo de produtividade nos três tipos de solo testados.

Evaluation of the biological nitrogen fixation contribution in sugarcane plants originated from seeds and inoculated with nitrogen-fixing endophytes

The inoculation technique with endophytic diazotrophic bacteria in sugarcane has been shown as an alternative practice to plant growth promotion. The aim of this work was to evaluate the biological nitrogen fixation (BNF) contribution by different strains of Herbaspirillum seropedicae and Gluconacetobacter diazotrophicus in sugarcane plant inoculated from seeds. The seeds were planted in pots filled with non-sterile soil, inoculated with the bacterial strains and grown 10 months outside of the greenhouse. The BNF contribution of the inoculated bacteria varied depending on the plant species used as a control. The highest BNF contribution as well as the highest populations of reisolated bacteria was observed with inoculation of H. seropedicae strains. The roots appeared to be the preferential tissues for the establishment of the inoculated species.

A técnica de inoculação com bactérias diazotróficas endofíticas na cana-de-açúcar apresenta-se como uma prática alternativa para promover o crescimento vegetal menos dependente da adubação nitrogenada. Este trabalho teve como objetivo avaliar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) por diferentes estirpes de Herbaspirillum seropedicae e Gluconacetobacter diazotrophicus inoculadas em plantas de cana-de-açúcar originadas de semente. As sementes foram plantadas em vasos com solo não estéril, inoculadas com as diferentes bactérias e mantidas por 10 meses ao ar livre. As maiores contribuições da FBN ocorreram com a inoculação de estirpes Herbaspirillum seropedicae, e dependeram da espécie vegetal utilizada como testemunha. As raízes apresentaram-se como o órgão vegetal preferencial para o estabelecimento das espécies inoculadas.