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.(

Caracterização e influência de rizóbios isolados de alfafa na germinação e desenvolvimento inicial de plântulas de arroz / Characterization and influence of alfafa rhizobia on germination and early growth of rice seedling

A inoculação de plantas leguminosas com rizóbios é um dos principais métodos biotecnológicos de utilização de micro-organismos em plantas visando à fixação biológica de nitrogênio na agricultura. No entanto, nos últimos anos, vêm sendo observada nesses micro-organismos a capacidade de produção de fitohormônios, principalmente o ácido indol-acético (AIA) e a promoção de crescimento em gramíneas. Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram quantificar o ácido indol-acético produzido por rizóbios isolados de alfafa, avaliar o efeito da inoculação desses micro-organismos na germinação de sementes de arroz e realizar a caracterização genética desses isolados. Nove rizóbios isolados de nódulos de alfafa foram avaliados quanto a sua capacidade de produção de equivalentes de AIA e a influência da inoculação desses micro-organismos na germinação e desenvolvimento de plântulas de arroz. Os rizóbios produtores de AIA foram identificados pelo sequenciamento da região do gene 16S do DNAr. A produção de equivalentes ao ácido indol-acético foi observada em todos rizóbios, com valores que variaram de 43,04 a 101,26µg mL-1 em meio de cultura. Com relação à germinação das sementes de arroz, a inoculação com rizóbios acelerou o processo e o crescimento de suas plântulas. Os rizóbios UFRGS Ms58, Ms515, Ms195, Ms205, Ms2010 e 2012 foram identificados como pertencentes à espécie Sinorhizobium meliloti e UFRGS Ms55, Ms72 e Ms75 à espécie Rhizobium sp.

The inoculation of leguminous plants with rhizobia is one of the main methods of biotechnological use of microorganisms in order to obtain biological nitrogen fixation in agriculture. However, in recent years it has been attributed to these microorganisms the ability to produce phytohormones, mainly indole acetic acid (IAA), and to promote the growth in grasses. Thus, the objectives of this study were to quantify the indole acetic acid produced by rhizobia from alfalfa and to evaluate the effect of inoculation of these microorganisms on the germination of rice seed and to perform the genetic characterization of these isolates. Nine rhizobia, from nodules of alfalfa, were evaluated for their ability to produce IAA equivalents and for their influence in inoculating these microorganisms on germination and seedling development of rice. Moreover, these rhizobia producers of IAA were identified by the 16S region of DNAr. The equivalent production of indole acetic acid was observed in all tested isolates, with values ranging from 43.04 to 101.26µg mL-1 in culture medium. Regarding the germination of rice seeds, the inoculation with rhizobia accelerated this germination and its growth. Microorganisms UFRGS Ms58, UFRGS Ms515, UFRGS Ms195, UFRGS Ms205, UFRGS Ms2010 and UFRGS 2012 were identified as belonging to the species of Sinorhizobium meliloti. Microorganisms Ms55 UFRGS, UFRGS Ms75 and UFRG Ms72 were identified as belonging to the species of Rhizobium sp.

Rizobactérias no crescimento e na produtividade da cebola / Rhizobacteria on the production and yield of onion

A associação de plantas com rizobactérias pode promover o crescimento vegetal, reduzindo custos de produção. As rizobactérias benéficas podem ser uma alternativa para a produção de cebola. Neste trabalho, foi avaliado o efeito da aplicação de rizobactérias no crescimento e na produtividade da cebola da cultivar 'Bola Precoce'. A aplicação foi realizada na Estação Experimental da Epagri, em Ituporanga, Santa Catarina (SC), no ano de 2008. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco repetições, sendo utilizadas as rizobactérias Pseudomonas spp. W6, Bacillus megaterium W19 e Bacillus cereus UFV40, microbiolizadas isoladamente nas sementes ou em mistura, juntamente com uma testemunha não tratada. Os tratamentos com aplicação de rizobactérias proporcionaram maior altura, diâmetro de pseudocaule e número de folhas nas plantas avaliadas aos 90 dias após o transplante. Plantas que receberam os tratamentos com rizobactérias apresentaram maior rendimento de bulbos em relação à testemunha. A massa dos bulbos foi afetada positivamente pelos tratamentos, com destaque para Bacillus megaterium W19.

The association of plants with rhizobacteria can enhance plant growth, reducing production costs. Benefic rhizobacteria can stimulate plant growth being an alternative for production of onions. This research assesses the impact of applying rhizobacteria in the growth and productivity of cv. Bola Precoce onions. The study was conducted in the Experimental Station of Epagri, Ituporanga, SC, Brazil in 2008. The experimental design was in random blocks with five repetitions using Pseudomonas spp. W6, B Bacillus megaterium W19 e Bacillus cereus UFV40 rhizobacteria, microbiolized singly in seeds or in a formula together with non-treated control. The treatments involving rhizobacteria application yielded higher heights, diameter of pseudo-trunk and number of leaves in the plants assessed at 90 days after transplant. All the plants which received treatments with rhizobacteria presented better results considering the fresh weight and yield of bulb in relation to the control. The mass of bulbs were positively affected by the treatments, especially for Bacillus megaterium W19.

Comparison of plant growth-promotion with Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis in three vegetables / Comparação da promoção de crescimento de plantas por Pseudomonas aeruginosa e Bacillus subtilis em três vegetais

Our objective was to compare some plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) properties of Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa as representatives of their two genera. Solanum lycopersicum L. (tomato), Abelmoschus esculentus (okra), and Amaranthus sp. (African spinach) were inoculated with the bacterial cultures. At 60 days after planting, dry biomass for plants treated with B. subtilis and P. aeruginosa increased 31 percent for tomato, 36 percent and 29 percent for okra, and 83 percent and 40 percent for African spinach respectively over the non-bacterized control. Considering all the parameters tested, there were similarities but no significant difference at P < 0.05 between the overall performances of the two organisms.

Nosso objetivo foi comparar as propriedades PGPR (rizobactérias promotoras de crescimento de plantas) de Bacillus subtilis e Pseudomonas aeruginosa. Solanum licopersicum (tomate), Asbelmoschus esculentus (ocra) e Amaranthus sp (espinafre africano) foram inoculados com as culturas bacterianas. Após 60 dias de plantio, a biomassa seca das plantas tratadas com B.subtilis e P. aeruginosa aumentou 31 por cento para o tomate, 36 por cento e 29 por cento para ocra, e 83 por cento e 40 por cento para espinafre africano, respectivamente, em comparação com o controle não inoculado. Considerando os parâmetros testados, o desempenho dos dois microrganismos foi similar, sem diferença estatisticamente significativa (p< 0,05).

Influência da inoculação de rizóbios sobre a germinação e o vigor de plântulas de alface / Influence of rhizobial inoculation on seedling vigor and germination of lettuce

Os rizóbios, conhecidos por sua capacidade de fixar N2 em associação com leguminosas, também se mostram capazes de promover o crescimento de não-leguminosas, especialmente pela produção de ácido indol-acético (AIA). Neste trabalho, objetivou-se selecionar rizóbios produtores de AIA e avaliar o efeito de diferentes concentrações deste fitormônio sobre a germinação e o desenvolvimento inicial de plântulas de alface. Foram selecionados quatro isolados de Bradyrhizobium sp. e um isolado de Rhizobium leguminosarum biovar trifolii, os quais foram crescidos por quatro dias em meio levedura-manitol enriquecido com triptofano. Após esse período, avaliou-se a produção de AIA e procedeu-se à inoculação de sementes de alface com os isolados. O isolado TV-13, de R. leguminosarum biovar trifolii produziu 171,1µg mL-1 de AIA, causando prejuízos para o desenvolvimento das plântulas de alface. Por outro lado, os isolados de Bradyrhizobium sp. produziram entre 1,2 e 3,3µg mL-1 de AIA e aumentaram o vigor das plântulas em relação ao tratamento sem inoculação com rizóbios. Para verificar se essas diferenças foram decorrentes das concentrações de AIA, foram realizados mais dois experimentos, nos quais as sementes foram embebidas em culturas de TV-13 com ou sem a presença de triptofano ou em doses crescentes de AIA sintético. O isolado TV-13 crescido na presença de triptofano causou danos progressivos sobre o desenvolvimento das plântulas de alface, o que não ocorreu na ausência de triptofano. Também foi verificado um retardo na germinação das sementes quando submetidas a altas concentrações de AIA sintético. Os resultados indicam a influência do AIA sobre os parâmetros de germinação, de modo que a inoculação de sementes de alface com rizóbios que produzem baixas quantidades de AIA é uma prática recomendável.

Rhizobia are known by their ability to fix nitrogen in symbiosis with legumes, but they are also capable of promote the growth of non-legume, mainly due to indoleacetic acid production (IAA). In this research, it was aimed to select rhizobia producers of IAA and evaluate the effect of different levels of this hormone over the germination and initial development of lettuce seedlings. Four isolates of Bradyrhizobiumsp. and one isolate of Rhizobium leguminosarum biovar trifolii were grown during four days in yeast manitol medium enriched with tryptophan. After that period, the production of IAA was evaluated and the isolates were inoculated in lettuce seeds. The isolate TV-13, of R. leguminosarum biovar trifolii, produced 171.1µg mL-1 of IAA, causing damages to lettuce seedlings. On other hand, Bradyrhizobium sp. isolates produced between 1.2 and 3.3µg mL-1 of IAA and improved seedlings vigor. In order to verify if these results were due to IAA concentrations, other two assays were carried out, in which lettuce seeds were imbibed in TV-13 cultures with or without tryptophan or in increasing dosages of synthetic IAA. The isolate TV-13 grown in the presence of tryptophan caused progressive damages to lettuce seedlings development, fact that did not occur in the absence of tryptophan. It was also verified a delay in germination of seeds exposed to high levels of synthetic IAA. The results show the influence of IAA on germination parameters, so that the inoculation of lettuce seeds with rhizobia that produce low amounts of IAA is a recommended practice.