Characterization of indigenous rhizobia from Caatinga

The aim of this study was to characterize rhizobial isolates from Cratylia mollis Mart. ex Benth, Calliandra depauperata Benth. and Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir. by means of rhizobial colonies morphology and restriction analysis of the 16S ribosomal gene (16S rDNA-ARDRA). Nodules were collected in the field and from plants cultivated in a greenhouse experiment using Caatinga soil samples. Sixty seven isolates were described by morphological analysis. Forty seven representative isolates were used for ARDRA analysis using seven restriction enzymes. We observed high diversity of both slow and fast-growing rhizobia that formed three morpho-physiological clusters. A few fast-growing isolates formed a group of strains of the Bradyrhizobium type; however, most of them diverged from the B. japonicum and B. elkanii species. Cratylia mollis nodule isolates were the most diverse, while all Mimosa tenuiflora isolates displayed fast growth with no pH change and were clustered into groups bearing 100% similarity, according to ARDRA results.

Contribuição de estirpes de rizóbio para o desenvolvimento e produtividade de grãos de feijão-caupi em Roraima

The study aimed to evaluate the contribution of biological nitrogen fixation (BNF), promoted by rhizobium strains, to development and grain yield of cowpea in Roraima. In the years 2005 and 2006 experiments were performed in cerrado and mata alterada areas, where were tested the strains INPA 03-11B, UFLA 3-84, BR3267 (recommended to the cowpea), the strains BR3299 and BR3262, two mineral nitrogen doses (50 and 80 kg ha-1 of N) and a control. The analyzed variables were: nodulation and cowpea plants dry matter production, and the grain yield in the harvest. It was observed, in the mean, that BR3262 strain provided a number and nodule dry mass significantly larger than the control, while among the recommended strains, this only occurred in a sporadic form with INPA 03-11B and BR3267. Besides, it was also observed that soil rhizobium population was determinant to plants nodulation in the experiments. Comparatively to the other strains, BR3262 together with BR3267, provided superior effectiveness in BNF to plant dry mass production. In relation to grain yield, the strain BR3267 and INPA 03-11B presented better resulted compared to UFLA 3-84, however, just the strains BR3262 provided grain yield (in the mean about 1700 kg h-1), equal to 50 kg ha-1 N dose and superior to the control in three of the four experiments performed, showing to be most suitable for cowpea inoculation in Roraima.

O estudo objetivou avaliar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) promovida por estirpes de rizóbio para o desenvolvimento e rendimento de grãos do feijão-caupi em Roraima. Nos anos de 2005 e 2006 foram conduzidos experimentos em área de cerrado e mata alterada, onde foram testadas as estirpes INPA 03-11B, UFLA 3-84, BR3267 (recomendadas à cultura), a estirpe BR3299 e BR3262, duas doses de nitrogênio mineral (50 e 80 kg ha-1 de N) e um controle. As variáveis avaliadas foram: nodulação e produção de massa seca da parte aérea de plantas de feijão-caupi e, o rendimento de grãos na colheita. Na média geral, foi observado que a estirpe BR3262 proporcionou número e massa de nódulos significativamente maiores ao controle, ao passo que entre as estirpes recomendadas, isto só ocorreu de forma esporádica com INPA 03-11B e BR3267. Além disso, também foi observado que a população de rizóbio do solo foi determinante à nodulação das plantas dos experimentos. Comparativamente as demais estirpes, BR3262 juntamente com BR3267, proporcionaram maior efetividade na FBN à produção de massa seca da parte aérea. Em relação à produtividade de grãos, as estirpes BR3267 e INPA 03-11B apresentaram melhores resultadas comparadas a UFLA 3-84, entretanto, apenas a estirpe BR3262 proporcionou rendimento de grãos (na média geral cerca de 1700 kg ha-1) igual à dose de 50 kg ha-1 de N e superior ao controle em três dos quatro experimentos conduzidos, mostrando ser a mais indicada para a inoculação do feijão-caupi em Roraima.

Contribuição de estirpes de rizóbio para o desenvolvimento e produtividade de grãos de feijão-caupi em Roraima

The study aimed to evaluate the contribution of biological nitrogen fixation (BNF), promoted by rhizobium strains, to development and grain yield of cowpea in Roraima. In the years 2005 and 2006 experiments were performed in cerrado and mata alterada areas, where were tested the strains INPA 03-11B, UFLA 3-84, BR3267 (recommended to the cowpea), the strains BR3299 and BR3262, two mineral nitrogen doses (50 and 80 kg ha-1 of N) and a control. The analyzed variables were: nodulation and cowpea plants dry matter production, and the grain yield in the harvest. It was observed, in the mean, that BR3262 strain provided a number and nodule dry mass significantly larger than the control, while among the recommended strains, this only occurred in a sporadic form with INPA 03-11B and BR3267. Besides, it was also observed that soil rhizobium population was determinant to plants nodulation in the experiments. Comparatively to the other strains, BR3262 together with BR3267, provided superior effectiveness in BNF to plant dry mass production. In relation to grain yield, the strain BR3267 and INPA 03-11B presented better resulted compared to UFLA 3-84, however, just the strains BR3262 provided grain yield (in the mean about 1700 kg h-1), equal to 50 kg ha-1 N dose and superior to the control in three of the four experiments performed, showing to be most suitable for cowpea inoculation in Roraima.

O estudo objetivou avaliar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) promovida por estirpes de rizóbio para o desenvolvimento e rendimento de grãos do feijão-caupi em Roraima. Nos anos de 2005 e 2006 foram conduzidos experimentos em área de cerrado e mata alterada, onde foram testadas as estirpes INPA 03-11B, UFLA 3-84, BR3267 (recomendadas à cultura), a estirpe BR3299 e BR3262, duas doses de nitrogênio mineral (50 e 80 kg ha-1 de N) e um controle. As variáveis avaliadas foram: nodulação e produção de massa seca da parte aérea de plantas de feijão-caupi e, o rendimento de grãos na colheita. Na média geral, foi observado que a estirpe BR3262 proporcionou número e massa de nódulos significativamente maiores ao controle, ao passo que entre as estirpes recomendadas, isto só ocorreu de forma esporádica com INPA 03-11B e BR3267. Além disso, também foi observado que a população de rizóbio do solo foi determinante à nodulação das plantas dos experimentos. Comparativamente as demais estirpes, BR3262 juntamente com BR3267, proporcionaram maior efetividade na FBN à produção de massa seca da parte aérea. Em relação à produtividade de grãos, as estirpes BR3267 e INPA 03-11B apresentaram melhores resultadas comparadas a UFLA 3-84, entretanto, apenas a estirpe BR3262 proporcionou rendimento de grãos (na média geral cerca de 1700 kg ha-1) igual à dose de 50 kg ha-1 de N e superior ao controle em três dos quatro experimentos conduzidos, mostrando ser a mais indicada para a inoculação do feijão-caupi em Roraima.

População microbiana em solo cultivado com soja e tratado com diferentes herbicidas em área de cerrado no estado de Roraima

This work aimed to evaluate the impact of glyphosate, imazaquin and trifluralin on soil microbial biomass, on bacteria community associated with soybean rhizoplane and soybean nodulation under two different agricultural management: no-tillage (SD) and conventional tillage (SC). The results showed that imazaquin in SD area lead a significant reduction of soil microbial biomass during the period of evaluation (60 days) and, also had greater modifications in bacterial DGGE profile than the glyphosate treatment. There was no significant effect of herbicides on microbial biomass in SC area, and DGGE profiles presented high variability among replicates of the same treatments, which had difficult the observation of herbicides effects. Some fragments excised from DGGE gels and sequenced indicate that glyphosate interfered in the development of a bacterium with 90% of homology to Herbaspirillum sp. 16S rDNA, while another with 96% of homology to Ralstonia sp. 16S rDNA was greatly present only in imazaquin treatment, and some others bacteria with more than 92% of homology like Burkholderia, Thiomonas and Pseudomonas were not affected by herbicides. Besides that, no significant effect of the herbicides occurred on soybean nodulation.

Este trabalho objetivou avaliar o impacto de herbicidas à base de glyphosate, imazaquin e trifluralin na biomassa microbiana do solo, na comunidade bacteriana associada ao rizoplano de soja e também na nodulação das plantas de soja. As avaliações foram realizadas por um período de 60 dias, em dois sistemas de manejo do solo: semeadura direta na palha (SD) e semeadura convencional (SC), que receberam a aplicação dos herbicidas glyphosate e, imazaquin e trifluralin, respectivamente. Ao longo do período estudado o imazaquin, na área de SD, ocasionou redução da biomassa microbiana e, também alterou o perfil bacteriano analisado por eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE) de forma mais intensa, que o glyphosate. Na área de SC não houve efeito significativo dos herbicidas sobre a biomassa microbiana, tendo ocorrido grande variabilidade entre repetições de um mesmo tratamento nos perfis de DGGE, o que dificultou a observação do efeito dos herbicidas. O seqüenciamento de fragmentos do 16S rDNA retirados dos géis de DGGE mostrou que o glyphosate restringiu o desenvolvimento de uma bactéria com 90% de homologia com Herbaspirillum sp., enquanto, o imazaquin estimulou uma bactéria com 96% de homologia com Ralstonia sp. e, outras bactérias com pelo menos 92% de homologia com Burkholderia, Thiomonas e Pseudomonas não foram afetadas. Também não houve efeito dos herbicidas sobre o número de nódulos nas plantas de soja.

Assessment of cowpea rhizobium diversity in Cerrado areas of northeastern Brazil

In order to contribute for the optimization of biological nitrogen fixation (BNF) associated with cowpea in Cerrado areas in the Northeast region of Brazil, this work aimed to analyze the diversity of rhizobial populations in eight areas of Cerrado, during a soybean and rice-cowpea rotation. Morphological traits (mucous production and colony morphology), genotypic analyzes (ARDRA 16S) and intrinsic resistance to antibiotics were determined for a collection of isolates captured using cowpea as a host-plant. The morphological data showed a inverse correlation (p 0.05) between the number of legume (soybean and cowpea) crops, according to the history of each area, and rhizobium diversity, estimated by the Shannon-Weaver index. ARDRA data showed that native Cerrado areas were exclusively colonized by Bradyrhizobium elkanii, corroborating previous data. In the areas where legumes were grown, we observed two distinct situations: where soybean only were grown, a high proportion of B. japonicum was found, and where soybean and cowpea were grown, we observed more B. elkanii. The analysis of antibiotic resistance revealed five different profiles. High percentage of antibiotic resistant Bradyrhizobium spp. isolates were found in the areas cultivated for a long time, whereas the native area and areas with a few crops had fewer resistant strain. There was an inverse relationship between intrinsic antibiotic resistance and rhizobial diversity, while the last decreases as more legume crops are introduced into the area, the former increases, suggesting that the presence of legumes may provide ecological conditions to select specific rhizobium groups, which acquire competitiveness traits and become successfully established.

Com o objetivo de contribuir com a otimização do processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) na cultura do caupi (Vigna unguiculata (L) Walp) no Cerrado do nordeste brasileiro, a diversidade de isolados de rizóbio obtidos em oito áreas de Cerrado com rotação de cultura bianual com soja, arroz e caupi. Foram realizadas caracterizações morfológicas (produção de muco e morfologia das colônias), genotípicas baseadas em ARDRA do 16S rDNA e resistência a antibióticos. Os resultados da caracterização morfológica mostraram uma correlação inversamente proporcional (p 0,05) do índice de diversidade de Shannon-Waver com o número de cultivos de leguminosas (caupi e soja). Os dados de ARDRA mostraram que no Cerrado nativo somente foram observados isolados de Bradyrhizobium elkanii, corroborando com dados da literatura. Nas áreas onde haviam sido cultivadas leguminosas ocorreram dois fatos distintos; onde somente cultivou-se soja houve maior proporção de B. japonicum e onde cultivou-se soja e caupi, ocorreu maior proporção de B. elkanii. A análise de resistência a antibióticos mostrou cinco diferentes perfis de resistência. Maior resistência de Bradyrhizobium spp. foi encontrada em áreas cultivadas há mais tempo, e menor na área nativa e/ou áreas com poucos cultivos. De forma geral, pode-se observar uma relação inversa entre a diversidade de rizóbios e a resistência a antibióticos. Como a menor diversidade foi observada em áreas com maior número de cultivos de leguminosas, sugere-se que a presença da leguminosa pode favorecer condições ecológicas específicas, nas quais determinados grupos de rizóbios adquirem características competitivas importantes para seu estabelecimento.

Aplicação de genes marcadores em estudos de ecologia microbiana com ênfase no sistema GUS

Many of the ecological aspects involved with the interactions between legume species and rhizobia strains have been made easily to understood with the use of reporter gene techniques. The introduction of a specific reporter gene in an organism has shown to be highly efficient to analyze such interactions. These reporter genes generally code for products that can be easily identified or measured, mainly enzymes that can act on a variety of substrates, supplying colored or fluorescent detectable products. In general, the marker genes have been used in different aspects of microbial ecology, as in the competition studies among rhizobia strains, symbiotic gene expression, rhizosphere and root colonization, among others. In all studies, the marker genes need to be introduced into the genome by a plasmid or through a chromosomal insert. The present review focus, mainly, on the diverse use and applications of marker genes on ecological microbial studies with emphasis on the GUS gene system (b-glucuronidase).

Muitos aspectos ecológicos envolvidos nas interações entre espécies leguminosas e estirpes de rizóbio têm sido facilmente entendidos com o emprego de técnicas que utilizam genes marcadores. A introdução de um gene marcador específico tem se mostrado altamente viável para análises dessas interações. Os genes marcadores são capazes de codificar para produtos que podem ser facilmente identificados ou medidos, especialmente, enzimas que podem atuar em diferentes substratos, fornecendo produtos coloridos ou fluorescentes facilmente detectáveis. De uma maneira geral, os genes marcadores têm sido utilizados em diferentes aspectos da ecologia microbiana, como nos estudos de competição entre estirpes de rizóbio, expressão de genes simbióticos, colonização da rizosfera e raízes, entre outros. Em todos esses estudos, os genes repórteres precisam ser introduzidos no genoma alvo através de um plasmídeo ou por inserção cromossomal. Nesta revisão, são enfatizados, principalmente, os diversos usos e aplicações de genes marcadores nos estudos de ecologia microbiana, com ênfase no sistema GUS (b-glucuronidase).

Aplicação de genes marcadores em estudos de ecologia microbiana com ênfase no sistema GUS

Many of the ecological aspects involved with the interactions between legume species and rhizobia strains have been made easily to understood with the use of reporter gene techniques. The introduction of a specific reporter gene in an organism has shown to be highly efficient to analyze such interactions. These reporter genes generally code for products that can be easily identified or measured, mainly enzymes that can act on a variety of substrates, supplying colored or fluorescent detectable products. In general, the marker genes have been used in different aspects of microbial ecology, as in the competition studies among rhizobia strains, symbiotic gene expression, rhizosphere and root colonization, among others. In all studies, the marker genes need to be introduced into the genome by a plasmid or through a chromosomal insert. The present review focus, mainly, on the diverse use and applications of marker genes on ecological microbial studies with emphasis on the GUS gene system (b-glucuronidase).

Muitos aspectos ecológicos envolvidos nas interações entre espécies leguminosas e estirpes de rizóbio têm sido facilmente entendidos com o emprego de técnicas que utilizam genes marcadores. A introdução de um gene marcador específico tem se mostrado altamente viável para análises dessas interações. Os genes marcadores são capazes de codificar para produtos que podem ser facilmente identificados ou medidos, especialmente, enzimas que podem atuar em diferentes substratos, fornecendo produtos coloridos ou fluorescentes facilmente detectáveis. De uma maneira geral, os genes marcadores têm sido utilizados em diferentes aspectos da ecologia microbiana, como nos estudos de competição entre estirpes de rizóbio, expressão de genes simbióticos, colonização da rizosfera e raízes, entre outros. Em todos esses estudos, os genes repórteres precisam ser introduzidos no genoma alvo através de um plasmídeo ou por inserção cromossomal. Nesta revisão, são enfatizados, principalmente, os diversos usos e aplicações de genes marcadores nos estudos de ecologia microbiana, com ênfase no sistema GUS (b-glucuronidase).