Genetic and phenotypic diversity of Rhizobium isolates from Southern Ecuador / Diversidade genética e fenotípica de isolados de Rhizobium do sul do Equador

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

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.