GENETIC VARIABILITY OF SUGARCANE-ASSOCIATED DIAZOTROPHIC BACTERIA CAPABLE OF INORGANIC PHOSPHATE SOLUBILIZING

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.

Influence of organic fertilization on the number of culturable diazotrophic endophytic bacteria isolated from sugarcane

The numbers of culturable diazotrophic endophytic bacteria (CDEB) from roots stems and leaves of sugarcane submitted to organic inorganic or no fertilization were compared In order to determine the size of the N(2) fixing populations the Most Probable Number technique (MPN) was used The quantification of diazotrophic bacteria by using the acetylene reduction assay (ARA) was more accurate than observing the bacterial growth in the vials to confirm N(2) fixing capability the detection of gene nifH was performed on a sample of 105 Isolated bacteria The production of extracellular enzymes involved in the penetration of the plants by the bacteria was also studied The results showed that organic fertilization enhances the number of CDEB when compared with conventional fertilization used throughout the growing season The maximum number of bacteria was detected in the roots Roots and stems presented the greatest number of CDEB in the middle of the cropping season and in leaves numbers varied according to the treatment Using two pairs of primers and two different methods the nifH gene was found in 104 of the 105 tested isolates Larger amounts of pectinase were released by isolates from sugarcane treated with conventional fertilizers (66%) whereas larger amounts of cellulase were released by strains isolated from sugarcane treated with organic fertilizers (80%) (C) 2010 Elsevier Masson SAS All rights reserved

The Role of Specific Amino Acids in the Formation of Ternary Complexes in Nitrogenase Regulation in the Photosynthetic Bacterium Rhodobacter capsulatus

L'azote est l'un des éléments les plus essentiels dans le monde pour les êtres vivants, car il est essentiel pour la production des éléments de base de la cellule, les acides aminés, les acides nucléiques et les autres constituants cellulaires. L’atmosphère est composé de 78% d'azote gazeux, une source d'azote inutilisable par la plupart des organismes à l'exception de ceux qui possèdent l’enzyme nitrogénase, tels que les bactéries diazotrophique. Ces micro-organismes sont capables de convertir l'azote atmosphérique en ammoniac (NH3), qui est l'une des sources d'azote les plus préférables. Cette réaction exigeant l’ATP, appelée fixation de l'azote, est catalysée par une enzyme, nitrogénase, qui est l'enzyme la plus importante dans le cycle de l'azote. Certaines protéines sont des régulateurs potentiels de la synthèse de la nitrogénase et de son activité; AmtB, DraT, DraG, les protéines PII, etc.. Dans cette thèse, j'ai effectué diverses expériences afin de mieux comprendre leurs rôles détailés dans Rhodobacter capsulatus. La protéine membranaire AmtB, très répandue chez les archaea, les bactéries et les eucaryotes, est un membre de la famille MEP / Amt / Rh. Les protéines AmtB sont des transporteurs d'ammonium, importateurs d'ammonium externe, et ont également été suggéré d’agir comme des senseurs d'ammonium. Il a été montré que l’AmtB de Rhodobacter capsulatus fonctionne comme un capteur pour détecter la présence d'ammonium externe pour réguler la nitrogénase. La nitrogénase est constituée de deux métalloprotéines nommées MoFe-protéine et Fe-protéine. L'addition d'ammoniaque à une culture R. capsulatus conduit à une série de réactions qui mènent à la désactivation de la nitrogénase, appelé "nitrogénase switch-off". Une réaction critique dans ce processus est l’ajout d’un groupe ADP-ribose à la Fe-protéine par DraT. L'entrée de l'ammoniac dans la cellule à travers le pore AmtB est contrôlée par la séquestration de GlnK. GlnK est une protéine PII et les protéines PII sont des protéines centrales dans la régulation du métabolisme de l'azote. Non seulement la séquestration de GlnK par AmtB est importante dans la régulation nitrogénase, mais la liaison de l'ammonium par AmtB ou de son transport partiel est également nécessaire. Les complexes AmtB-GlnK sont supposés de lier DraG, l’enzyme responsable pour enlever l'ADP-ribose ajouté à la nitrogénase par DraT, ainsi formant un complexe ternaire. Dans cette thèse certains détails du mécanisme de transduction du signal et de transport d'ammonium ont été examinés par la génération et la caractérisation d’un mutant dirigé, RCZC, (D335A). La capacité de ce mutant, ainsi que des mutants construits précédemment, RCIA1 (D338A), RCIA2 (G344C), RCIA3 (H193E) et RCIA4 (W237A), d’effectuer le « switch-off » de la nitrogénase a été mesurée par chromatographie en phase gazeuse. Les résultats ont révélé que tous les résidus d'acides aminés ci-dessus ont un rôle essentiel dans la régulation de la nitrogénase. L’immunobuvardage a également été effectués afin de vérifier la présence de la Fe-protéine l'ADP-ribosylée. D335, D388 et W237 semblent être cruciales pour l’ADP-ribosylation, puisque les mutants RCZC, RCIA1 et RCIA4 n'a pas montré de l’ADP-ribosylation de la Fe-protéine. En outre, même si une légère ADP-ribosylation a été observée pour RCIA2 (G344C), nous le considérons comme un résidu d'acide aminé important dans la régulation de la nitrogénase. D’un autre coté, le mutant RCIA3 (H193E) a montré une ADP-ribosylation de la Fe-protéine après un choc d'ammonium, par conséquent, il ne semble pas jouer un rôle important dans l’ADP-ribosylation. Par ailleurs R. capsulatus possède une deuxième Amt appelé AmtY, qui, contrairement à AmtB, ne semble pas avoir des rôles spécifiques. Afin de découvrir ses fonctionnalités, AmtY a été surexprimée dans une souche d’E. coli manquant l’AmtB (GT1001 pRSG1) (réalisée précédemment par d'autres membres du laboratoire) et la formation des complexes AmtY-GlnK en réponse à l'addition d’ammoniac a été examinée. Il a été montré que même si AmtY est en mesure de transporter l'ammoniac lorsqu'il est exprimé dans E. coli, elle ne peut pass’ associer à GlnK en réponse à NH4 +.

Rôle de l’azote dans la structure et la fonction des communautés de cyanobactéries toxiques

Dans cette étude de trois lacs sujets aux efflorescences de cyanobactéries, nous avons examiné la diversité des bactéries diazotrophes et des cyanobactéries toxiques. Nous avons tenté de définir les facteurs environnementaux influençant la composition des communautés phytoplanctoniques, la concentration ainsi que la composition des microcystines (MCs). Nous avons émis l’hypothèse que l’azote jouerait un rôle majeur dans le façonnement des communautés cyanobactériennes et influencerait la concentration et composition des MCs. Des concentrations de cette toxine ainsi que le gène mcyE codant pour l’enzyme microcystine synthétase ont été détectés à chaque échantillonnage dans tous les lacs. L’azote, particulièrement sous sa forme organique dissoute (AOD) ainsi que la température de l’eau étaient les facteurs environnementaux expliquant le mieux les concentrations des MCs, tandis que la biomasse de Microcystis spp. était globalement le meilleur prédicteur. Le gène nifH codant pour l’enzyme nitrogénase (fixation d’azote) a aussi été détecté dans chaque échantillon. Malgré les concentrations faibles en azote inorganique dissous (AID) et les densités importantes d’hétérocystes, aucun transcrits du gène n’a été détecté par réverse-transcription (RT-PCR), indiquant que la fixation d’azote n’avait pas lieu à des niveaux détectables au moment de l’échantillonnage. De plus, le pyroséquençage révèle que les séquences des gènes nifH et mcyE correspondaient à différents taxons, donc que les cyanobactéries n’avaient pas la capacité d’effectuer les deux fonctions simultanément.

Coberturas vegetais, doses de nitrogênio e inoculação de sementes com Azospirillum brasilense em arroz de terras altas no sistema plantio direto

O arroz é importante fonte de energia e proteínas para a população mundial, principalmente na Ásia e Oceania. No Brasil, juntamente com o feijão, constitui a base da alimentação. Tecnologias sustentáveis que reduzam custos da produção e aumentem a produtividade do arroz podem garantir seu suprimento em períodos de alta demanda. O objetivo deste trabalho foi avaliar diferentes coberturas vegetais antecessoras (milheto [Pennisetum americanum], crotalária [Crotalaria juncea], guandu [Cajanus cajan], braquiária [Brachiaria ruziziensis], milheto + crotalária e milheto + guandu), doses de nitrogênio (N) em cobertura (0, 40, 80 e 120 kg ha-1) e o efeito da inoculação de sementes com Azospirillum brasilense no arroz de terras altas em sistema plantio direto no desenvolvimento e na produtividade. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados em esquema fatorial 6x4x2 com quatro repetições. O estudo foi desenvolvido em um Latossolo Vermelho, em Selvíria, Estado do Mato Grosso do Sul, Brasil, em 2011/2012. O cultivo do guandu antecedendo o arroz proporcionou maior produtividade do arroz somente em comparação a B. ruziziensi. A produtividade do arroz em função das doses de N em cobertura se ajustou a uma função quadrática. Não houve influência da inoculação de sementes com A. brasilense sobre a produtividade do arroz, porém houve interação entre a inoculação e as coberturas vegetais sobre o teor de N foliar, número de panículas por m², matéria seca de plantas de arroz e a massa de cem grãos.

Inoculação de sementes com bactéria diazotrófica e aplicação de nitrogênio em cobertura e foliar em milho

Considering the importance of nitrogen management and its biological fixation with diazotrophic bacteria, this study was carried out aiming to evaluate the agronomic performance of maize, in response to seed inoculation with Azospirillum brasilense and nitrogen application in side-dressing and leaf. The experiment was conducted in Selvíria, Mato Grosso of Sul State, Brazil, during the growing season 2010/2011, on a clayey Rhodic Haplustox (20° 20' S and 51° 24' W, with altitude of 340 m). Sixteen treatments were established with four replications, in randomized blocks with the combination of the factors A. brasilense (with and without inoculante), nitrogen rate (0 and 90 kg ha-1, in V5 growth stage) and urea leaf application (0, 4, 8 and 12%: application in V5 and V8 growth stage). The maize hybrid used was the DKB 390 YG®, sowed in the row spacing of 0.9 m. Parameters measured were productive and morphological components of culture and crop yield. Increase in maize yield by seed inoculation with A. brasilense was observed. The application of 90 kg ha -1 of nitrogen in side-dressing provided higher chlorophyll leaf index, stalk diameter and prolificacy, however, the yield not was increased. The application of urea leaf did not agronomic efficiency and, therefore, should not be used as the unique form of supply and alternative to nitrogen addition to crop.

Eficiência da azospirillum brasilense na fixação de nitrogênio em milho

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

Impacto do aumento da concentração de CO2 do ar sobre a brusone do arroz

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Coberturas vegetais, doses de nitrogênio e inoculação de sementes com Azospirillum brasilense em arroz de terras altas no sistema plantio direto

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Eficiência agronômica de bactérias diazotróficas na cultura da cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Interação entre bactérias diazotróficas e doses de n-fertilizante na cultura da cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

Interação genótipo vs formas de inoculação com Azospirillum brasilense em milho

Pós-graduação em Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas) - FCAV

Bactérias promotoras de crescimento e adubação nitrogenada no crescimento inicial de cana-de-açúcar proveniente de mudas pré-brotadas

The objective of this work was to evaluate the effects of the inoculation with plant growth-promoting bacteria on the formation of sugarcane pre-sprouted seedlings, originated from individual buds, and to quantify the initial growth of these seedlings in association with nitrogen application, in a low fertility soil. Two experiments were carried out: one in greenhouse conditions, with a time span of 50 days, and the other in vases under field conditions, with a time span of 180 days. In both experiments, a randomized complete block design was used with a factorial arrangement of 2x3, in the first experiment - with or without inoculation, and with three quantities of bud reserve -, and of 2x2x4, in the second one - with or without inoculation, with or without nitrogen, evaluated in four times: at 45, 90, 135, and 180 days. The inoculant had effect on the initial growth of the pre-sprouted seedlings, increasing sprouting speed and dry matter accumulation on roots and shoots, regardless of the bud reserve amount. In the second experiment, the inoculant increased the initial growth of shoots and root system up to 180 days after transplantation, increasing height, tillering, stalk diameter, dry matter production of stalks and straw, and root length, regardless of nitrogen application. The inoculant has a positive physiological effect on plant growth.

Seed quality, chlorophyll content index and leaf nitrogen levels in maize inoculated with Azospirillum brasilense

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Disponibilidade hídrica e utilização do nitrogênio em cana-de-açúcar irrigada por gotejamento subsuperficial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)