Phenotypic, genetic and symbiotic characterization of Erythrina velutina rhizobia from Caatinga dry forest

Abstract Erythrina velutina ("mulungu") is a legume tree from Caatinga that associates with rhizobia but the diversity and symbiotic ability of "mulungu" rhizobia are poorly understood. The aim of this study was to characterize "mulungu" rhizobia from Caatinga. Bacteria were obteined from Serra Talhada and Caruaru in Caatinga under natural regeneration. The bacteria were evaluated to the amplification of nifH and nodC and to metabolic characteristics. Ten selected bacteria identified by 16S rRNA sequences. They were tested in vitro to NaCl and temperature tolerance, auxin production and calcium phosphate solubilization. The symbiotic ability were assessed in an greenhouse experiment. A total of 32 bacteria were obtained and 17 amplified both symbiotic genes. The bacteria showed a high variable metabolic profile. Bradyrhizobium (6), Rhizobium (3) and Paraburkholderia (1) were identified, differing from their geographic origin. The isolates grew up to 45 °C to 0.51 mol L-1 of NaCl. Bacteria which produced more auxin in the medium with l-tryptophan and two Rhizobium and one Bradyrhizobium were phosphate solubilizers. All bacteria nodulated and ESA 90 (Rhizobium sp.) plus ESA 96 (Paraburkholderia sp.) were more efficient symbiotically. Diverse and efficient rhizobia inhabit the soils of Caatinga dry forests, with the bacterial differentiation by the sampling sites.

Nursery growth and rhizobia symbiosis of scandent Leguminosae species native to the Amazon region / Crescimento e simbiose com rizóbios em casa de vegetação de espécies de Leguminosae escandentes nativas da região Amazônica

A great number of species and individuals of scandent legumes establishing symbiosis with nitrogen fixing bacteria occurs in the Amazon Forest. These symbiosis probably play an important role in contributing to nitrogen incorporation in this ecossystem. The objectives of this study were to evaluate the growth of eight species of scandent legumes in five nursery substrates; to compare nodulation with rhizobia strains introduced or native to these substrates; and to characterize phenotypically and genetically these rhizobia. The experiment was carried out in a completely randomized design with five replications. Five to seven months after seedling emergency, according to the legume species, growth and nodulation parameters were determined. Rhizobia identification of strains was carried out by 16S rRNA gene partial sequencing. The survival of seedlings after the transplanting varied from 93 to 98%, in Ultisol (Argissolo in Brazilian classification), collected in primary forest, and fertilized with all nutrients, except nitrogen (ULTfert); and in a clay and sand mixture, in a ratio 3:2 (CONV), respectively. Species with height superior to 30 cm, in general, grew better in substrates with higher fertility: ULTfert and Humic Gley soil (HG). Seven out of the eight species were able to nodulate. The percentage of nodulation per substrate was: SAND, washed sand with mixed inoculum of 100 rhizobia strains plus fertilization (100), HG (80), CONV (100), ULT, A-horizon of red-yellow Ultisol collected in the Ducke Forest Reserve (Manaus) (44), and ULTfert (55%). Bradyrhizobium spp. were isolated from nodules of all species and substrates. Burkolderia fungorum was isolated from Dalbergia inundata. For Dalbergia riedelli and Dalbergia inundata, this is the first report on the identification of symbiotic strains. Scandent legumes present high survival of seedlings in nursery, and develop better in substrates with higher fertility, and generally present symbiosis with [...].

Um grande número de espécies e indivíduos de leguminosas escandentes estabelecendo simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio ocorrem na floresta Amazônica. Estas simbioses provavelmente desempenham importante papel, contribuindo para incorporação de nitrogênio neste ecossistema. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o crescimento de oito espécies de leguminosas escandentes em cinco substratos no viveiro; comparar a nodulação com as estirpes de rizóbio introduzidas ou nativas destes substratos; e caracterizar esses rizóbios fenotípica e geneticamente. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições. Cinco a sete meses após a emergência das mudas parâmetros de crescimento e nodulação foram determinados. A identificação das estirpes de rizóbios foi feita pelo sequenciamento parcial do gene 16S rRNA. A sobrevivência das mudas após o transplante variou de 93 a 98%, em um Argissolo (Ultisol de acordo com a classificação da USDA), coletado em floresta primária e adubado com todos os nutrientes, exceto nitrogênio (ULTfert), e na mistura argila e areia, na proporção 3:2 (CONV), respectivamente. Espécies que apresentaram altura superior a 30 cm, no geral, cresceram melhor nos substratos de maior fertilidade: ULTfert e solo Glei Húmico (GH). Das oito espécies estudadas, sete nodularam. A porcentagem de nodulação por substrato foi: AREIA, areia lavada com inóculo misto de 100 estirpes de rizóbio mais adubação (100), GH (80), CONV (100), ULT, horizonte A de Argissolo vermelho-amarelo coletado na Reserva Florestal Ducke (Manaus) (44) e ULTfert (55%). Bradyrhizobium spp. foram isolados de nódulos de todas as espécies e substratos. Burkolderia fungorum foi isolada de Dalbergia inundata. Este é o primeiro relato de identificação de estirpes simbióticas para Dalbergia riedelli e Dalbergia inundata. Leguminosas escandentes apresentaram alta sobrevivência de mudas em casa de vegetação e desenvolveram-se [...]

Formononetin associated with phosphorus influences soybean symbiosis with mycorrhizal fungi and Bradyrhizobium / Formononetina associada com fósforo influencia a simbiose de soja com fungos micorrízicos e Bradyrhizobium

Arbuscular mycorrhizal fungi play an important role on nutrient supply to plants, specially P. However, the availability of inoculants for large-scale usage in agriculture is still limited because these organisms are obligatory symbionts. The use of symbiosis stimulants such as flavonoids can be an alternative to improve the beneficial effects of mycorrhiza for plant nutrition. The aim of this study was to evaluate the effect of the isoflavonoid biostimulant formononetin (7-hydroxy, 4'-methoxy isoflavone) in combination with three levels of phosphorus fertilization on mycorrhizal colonization, nodulation, and productivity of soybean, under field conditions. A 3 x 4 factorial scheme (levels of P: 0, 60 and 120 kg ha-1 P2O5 and doses of formononetin: 0, 25, 50 and 100 g ha-1) was used with five replicates. The following parameters were quantified at full bloom: plant height, shoot dry weight, nodule number, nodule dry weight, mycorrhizal colonization, and shoot N and P concentrations. Productivity was also evaluated at the end of the crop cycle. Formononetin stimulated mycorrhizal colonization at lower levels of P (0 and 60 kg ha-1), with colonization increasing from 56 to 64%. When applied with 60 kg ha-1 P2O5, formononetin increased soybean productivity to values similar to those observed when 120 kg ha-1 de P2O5, was applied. At doses above 50 g ha-1, formononetin applied to the seeds can reduce the need of P fertilization by 50%.

Os Fungos micorrízicos arbusculares desempenham papel importante no fornecimento de nutrientes para as plantas, especialmente P. No entanto, a disponibilidade de inoculantes com esses fungos, para o uso em larga escala na agricultura é ainda limitada, porque estes organismos são simbiontes obrigatórios. O uso de estimulantes simbióticos, como os flavonóides, podem ser uma alternativa para melhorar os efeitos benéficos da micorrrização na nutrição das plantas. O objetivo neste estudo foi avaliar o efeito do isoflavonóide bioestimulante formononetina (7-hidroxi, 4'-metoxi isoflavona) em combinação com três níveis de adubação fosfatada sobre a colonização micorrízica, a nodulação e a produtividade da soja, em condições de campo. Um esquema fatorial 3 x 4 (níveis de P: 0, 60 e 120 kg ha-1 de P2O5 e doses de formononetina: 0, 25, 50 e 100 g ha-1) foi utilizado, com cinco repetições. Os seguintes parâmetros foram quantificados em plena floração: altura da planta, matéria seca da parte aérea, número e matéria seca de nódulos, colonização micorrízica, e concentrações de N e P na parte aérea das plantas. A produtividade também foi avaliada no final do ciclo da cultura. A Formononetina estimulou a colonização micorrízica em níveis mais baixos de P (0 e 60 kg ha- 1), com aumentos de 56-64%. Quando aplicado com 60 kg ha-1 de P2O5, a formononetina aumentou a produtividade da soja, alcançando valores semelhantes aos observados quando foi aplicado 120 kg ha-1 de P2O5. Em doses acima de 50 g ha- 1, a formononetina aplicada na semente pode reduzir a necessidade de fertilização fosfatada em 50%.