Avaliação de estirpes de rizóbio para a produção de inoculantes para trevo vermelho

No Setor de Microbiologia do Solo, Departamento de Solos, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil, de janeiro de 1994 a março de 1995, quatro estirpes de Rhizobium leguminosarum bv. trifolii foram avaliadas para recomendação para a produção de inoculantes de trevo vermelho (Trifolium pratense). Em experimentos de casa de vegetação, as quatro estirpes apresentaram igual eficiência na fixação do nitrogênio. Contudo, em experimento de mistura de pares de estirpes, a estirpe SEMIA 222 foi mais competitiva na formação de nódulos. Em meio levedura manitol sacarose, a taxa de crescimento foi maior para as estirpes SEMIA 222, T107 e T154 do que a estirpe SEMIA 235. O tempo de geração da estirpe 222 foi mais baixo, seguido da T107 e T154, e maior para a estirpe 235. Em inoculante com veículo de turfa esterilizada, avaliado até seis meses de armazenamento, as estirpes 222 e T154 apresentaram boa sobrevivência, enquanto em inoculante com a mistura das estirpes, a T154 dominou a população. As duas estirpes apresentaram similar sobrevivência nas sementes tratadas por inoculação simples e por peletização.

Expressão dos genes nod de Rhizobium tropici, R. etli e R. leguminosarum bv. phaseoli e estabelecimento da nodulação do feijoeiro na presença de exsudatos de sementes de Mimosa flocculosa e Leucaena leucocephala

Na etapa inicial da troca de sinais moleculares entre macro e microssimbiontes, a interação do feijoeiro e estirpes de Rhizobium tropici, R. etli e R. leguminosarum bv. phaseoli foi avaliada pela expressão dos genes nod de estirpes bacterianas, contendo a fusão nodA::gusA. Esta avaliação foi efetuada por meio da atividade da enzima ß-glucuronidase, utilizando, como indutores, exsudatos liberados pelas sementes de Mimosa flocculosa e Leucaena leucocephala. Além disso, avaliou-se o efeito da adição desses exsudatos no estabelecimento da nodulação do feijoeiro, cv. Carioca. Nos testes "in vitro", a mistura de exsudatos de sementes de feijoeiro e M. flocculosa promoveu aumentos sinergísticos significativos na expressão dos genes nod, tanto das estirpes de R. tropici (CIAT 899/pGUS 32 e F 98.5/pGUS 32) quanto de R. etli (CFN 42/pGUS 32). Em condições controladas, a adição dos exsudatos, tanto de M. flocculosa quanto de L. leucocephala, proporcionou aumento significativo na nodulação inicial do feijoeiro, quando foi inoculada a estirpe CFN 42 (R. etli). A nodulação do feijoeiro cultivado em vasos com solo não foi inibida pelo suprimento de N-mineral, quando se inoculou a estirpe CIAT 899 (R. tropici) e foram fornecidos exsudatos de sementes de M. flocculosa.

Occurrence of plant growth-promoting traits in clover-nodulating rhizobia strains isolated from different soils in Rio Grande do Sul state

In the last decades, the use of plant growth-promoting rhizobacteria has become an alternative to improve crop production. Rhizobium leguminosarum biovar trifolii is one of the most promising rhizobacteria and is even used with non-legume plants. This study investigated in vitro the occurrence of plant growth-promoting characteristics in several indigenous R. leguminosarum biovar trifolii isolated from soils in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Isolates were obtained at 11 locations and evaluated for indoleacetic acid and siderophore production and inorganic phosphate solubilization. Ten isolates were also molecularly characterized and tested for antagonism against a phytopathogenic fungus and for plant growth promotion of rice seedlings. Of a total of 252 isolates, 59 produced indoleacetic acid, 20 produced siderophores and 107 solubilized phosphate. Some degree of antagonism against Verticillium sp. was observed in all tested isolates, reducing mycelial growth in culture broth. Isolate AGR-3 stood out for increasing root length of rice seedlings, while isolate ELD-18, besides increasing root length in comparison to the uninoculated control, also increased the germination speed index, shoot length, and seedling dry weight. These results confirm the potential of some strains of R. leguminosarum biovar trifolii as plant growth-promoting rhizobacteria.

Avaliação da biodiversidade de rizóbios simbiontes do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) em Santa Catarina

Os solos brasileiros, em geral, apresentam uma população abundante de rizóbios capazes de nodular e fixar N2 em simbiose com o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.); contudo, a diversidade dessas bactérias ainda é pouco conhecida. Este estudo teve por objetivo conhecer a biodiversidade de microssimbiontes do feijoeiro em Santa Catarina e, para isso, foram obtidos 117 isolados de nódulos de plantas coletadas em campo, em 23 áreas do extremo oeste, do meio oeste e do planalto sul catarinense. Com base nos atributos morfofisiológicos, os isolados foram classificados em nove grupos. Pela análise dos perfis de DNA após a amplificação (PCR) com o "primer" BOX, que codifica regiões conservadas e repetidas do genoma, 107 perfis distintos foram agrupados em um nível final de similaridade de apenas 26,9 %. Os perfis obtidos pela amplificação do gene 16S ribossômico - referência na taxonomia atual de procariotos - seguida pela digestão com três enzimas de restrição (técnica de RFLP-PCR), resultaram em seis agrupamentos principais e cinco bactérias isoladas. As populações consistiram de 17,1 % de Rhizobium tropici, 35,9 % de R. etli, 32,5 % de R. leguminosarum, 1,7 % de R. giardinii e 12,8 % com perfis distintos das espécies descritas de rizóbios de feijoeiro. R. tropici predominou em solos ácidos do meio oeste e do planalto sul, R. leguminosarum não foi detectado no extremo oeste e R. etli ocorreu nas três regiões, essas duas últimas espécies em solos menos ácidos. Os resultados enfatizam a diversidade genética elevada de rizóbios, inter e intra-específica, nos solos catarinenses, inclusive com a indicação de novas espécies.

Characterization of Exopolysaccharides Produced by Rhizobia Species

ABSTRACT Increasing attention has been given, over the past decades, to the production of exopolysaccharides (EPS) from rhizobia, due to their various biotechnological applications. Overall characterization of biopolymers involves evaluation of their chemical, physical, and biological properties; this evaluation is a key factor in understanding their behavior in different environments, which enables researchers to foresee their potential applications. Our focus was to study the EPS produced by Mesorhizobium huakuii LMG14107, M. loti LMG6125, M. plurifarium LMG11892,Rhizobium giardini bv. giardiniH152T, R. mongolense LMG19141, andSinorhizobium (= Ensifer)kostiense LMG19227 in a RDM medium with glycerol as a carbon source. These biopolymers were isolated and characterized by reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), Fourier transform infrared (FTIR), and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopies. Maximum exopolysaccharide production was 3.10, 2.72, and 2.50 g L-1for the strains LMG6125, LMG19227, and LMG19141, respectively. The purified EPS revealed prominent functional reactive groups, such as hydroxyl and carboxylic, which correspond to a typical heteropolysaccharide. The EPS are composed primarily of galactose and glucose. Minor components found were rhamnose, glucuronic acid, and galacturonic acid. Indeed, from the results of techniques applied in this study, it can be noted that the EPS are species-specific heteropolysaccharide polymers composed of common sugars that are substituted by non-carbohydrate moieties. In addition, analysis of these results indicates that rhizobial EPS can be classified into five groups based on ester type, as determined from the 13C NMR spectra. Knowledge of the EPS composition now facilitates further investigations relating polysaccharide structure and dynamics to rheological properties.

Efeito do boro na nodulação da ervilha cultivada em solos de várzea

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do boro na nodulação da ervilha (Pisum sativum L. cv. Torta de Flor Roxa), cultivada em solos de várzea em condições de casa de vegetação, entre maio e julho de 1998. Amostras de Neossolo Flúvico, Gleissolo Háplico, Gleissolo Melânico e Organossolo Mésico artificialmente drenado foram coletadas na camada de 0-20 cm. Essas amostras foram previamente cultivadas com rabanete, e receberam calcário, P, K, S, Cu e Zn e seis doses de B (0,0, 0,25, 0,5, 1,5, 3,0 e 6,0 mg dm-3). Por ocasião do cultivo da ervilha aplicou-se apenas K (100 mg dm-3). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4x6, com três repetições. Foram cultivadas três plantas por vaso, cujas sementes, na época da semeadura, foram submetidas à inoculação com estirpes de Rhizobium leguminosarum (BR 618 e BR 619). Para verificação da existência de estirpes nativas de rizóbio, cultivaram-se sem inoculação nas sementes, três vasos, de cada solo, que haviam recebido a mesma dose de calcário, a mesma adubação básica e 0,5 mg dm-3 de boro. Aos 45 dias após o plantio, em pleno florescimento, colheu-se o experimento. Não foram observadas estirpes nativas nos solos avaliados. Nos solos Gleissolo Háplico e Organossolo Mésico artificialmente drenado, as doses de B influenciaram a nodulação e a atividade da nitrogenase.

Associação de Rhizobium sp. a duas leguminosas na tolerância à atrazina

A associação de bactérias a plantas tem sido estudada como uma possível tecnologia emergente, para fitorremediação de contaminantes, entre eles os herbicidas, que, por sua recalcitrância, ameaçam a qualidade do ambiente. O objetivo deste trabalho foi verificar a tolerância de mucuna-anã (Stizolobium deeringianum Bort) e mucuna-preta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy), inoculadas e não inoculadas com Rhizobium sp., ao herbicida atrazina. Os tratamentos foram: plantas com inoculante + 0,1 g/m², 0,2 g/m² atrazina e sem atrazina (T1, T2 e T3, respectivamente), sem inoculante + 0,1 g/m², 0,2 g/m² atrazina e sem atrazina (T4, T5 e T6, respectivamente). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três repetições. Foram avaliados germinação, sobrevivência, número de nódulos, altura, biomassa verde, biomassa seca da parte aérea, após o crescimento das plantas por 50 dias em casa de vegetação. Nos tratamentos com inoculante, avaliou-se a porcentagem de germinação de plantas bioindicadoras (Bidens pilosa L.). Mucuna-preta e mucuna-anã demonstraram maior tolerância ao herbicida quando associadas ao Rhizobium. Os valores de sobrevivência de mucuna-preta, nas doses 0,1 e 0,2 g/m² de atrazina (T1 e T2), foram de 34 a 24% superiores aos observados nas mesmas doses, mas sem o inoculante (T4 e T5). Para mucuna-anã, T1 e T2 foram de 17 e 8% superiores a T4 e T5, respectivamente. As alturas médias de mucuna-anã em T1, T2 e T3 foram mais elevadas que em T4, T5 e T6, reforçando a importância do simbionte à resistência ao herbicida. Os resultados encontrados para as variáveis altura, biomassa verde e seca para mucuna-preta não apresentaram diferença estatística entre os tratamentos com e sem inoculante, mostrando uma resistência natural à atrazina e a possibilidade de atuar como planta remediadora. A germinação de B. pilosa indica uma possível degradação da atrazina no solo com ambas as espécies de mucunas inoculadas com Rhizobium sp.

Co-inoculation of Rhizobium tropici and Azospirillum brasilense in common beans grown under two irrigation depths

ABSTRACT The alternative technique of co-inoculation or mixed inoculation with symbiotic and non-symbiotic bacteria has been studied in leguminous plants. However, there are few field studies with common beans and under the influence of the amount of irrigated water. Thus, the objective of this study was to evaluate the efficiency of inoculation and co-inoculation of common beans with Rhizobium tropici and Azospirillum brasilense under two irrigation depths. The experiment was carried out in the winter of 2012 and 2013, in Selvíria, state of Mato Grosso do Sul. The experimental design was composed of randomized blocks in split-plot scheme with two irrigation depths in the plots (recommended for common beans and 75% of the recommended) and five forms of nitrogen (N) supply in the split-plots (control non-inoculated with 40 kg ha- 1 of N in topdressing, 80 kg ha- 1 of N in topdressing, A. brasilense inoculation with 40 kg ha-1 of N in topdressing, R. tropici inoculation with 40 kg ha-1 of N in topdressing, and co-inoculation of A. brasilense and R. tropici with 40 kg ha- 1 of N in topdressing) with four repetitions. Co-inoculation increased nodulation in the second year of cultivation. None of the evaluated treatments increased the grain yield in relation to non-inoculated control with 40 kg ha-1 of nitrogen in topdressing, which presented average yield of 2,200 kg ha-1. The use of 75% of the recommended irrigation depth provides similar grain yield to the recommended irrigation depth in common beans cropped in winter.

Associações Rhizobium - Leguminosas no Estado de Rondõnia

Verificou-se a ocorrência de nodulação em mudas e/ou individuos adultos de 54 es-pécies da familia Leguminosae em áreas de floresta intacta e áreas perturbadas,no Estado de Rondônia. Das espécies observadas: Acácia polyphyllaÁ. DC., Amburana acreana(Ducke) A. C. Smith, Babieria pinnata(Pers.) Baill., Bauhinia acreanaHarms., BauhiniulongicuspÍ4 Spr. ex Benth., Cassia fastuosaWilld., Dalbergia inundataBenth., Derris ama zonicaKiiiip, Hymenaea reticulataDucke, Machaerium inundaium(Mart. ex Benth.) Ducke, Mimosa rufescensBenth., Mimosa spruceanaBenth., Parkia decussataDucke, Schizolobium amazonicumHub. ex Ducke, Stryphnodendron puicherrimum(Willd.) Hochr., não tinham refe-rências anteriores na literatara Quanto a sua capacidade de nodular. Em Amburana acreana(cerejeira), Schizolobium amazonicum(bandarra) e Dinizia exceisa(angelim-pedra), es pé cies madeireiras economicamente importantes para a região, não foram encontrados nodo-lus. Nódulüs de 29 espécies foram coletados e na maioria deles as atividades de nitro-genase foi. detectada pelo método de redução do acetileno. Caracteristicas de estirpes de Rhizobiumisoladas desses nÓdulos são apresentadas.

Seeds with high molybdenum concentration improved growth and nitrogen acquisition of rhizobium-inoculated and nitrogen-fertilized common bean plants

Seeds of common bean (Phaseolus vulgaris) with high molybdenum (Mo) concentration can supply Mo plant demands, but to date no studies have concomitantly evaluated the effects of Mo-enriched seeds on plants inoculated with rhizobia or treated with N fertilizer. This work evaluated the effects of seed Mo on growth and N acquisition of bean plants fertilized either by symbiotic N or mineral N, by measuring the activities of nitrogenase and nitrate reductase and the contribution of biological N2 fixation at different growth stages. Seeds enriched or not with Mo were sown with two N sources (inoculated with rhizobia or fertilized with N), in pots with 10 kg of soil. In experiment 1, an additional treatment consisted of Mo-enriched seeds with Mo applied to the soil. In experiment 2, the contribution of N2 fixation was estimated by 15N isotope dilution. Common bean plants grown from seeds with high Mo concentration flowered one day earlier. Seeds with high Mo concentration increased the leaf area, shoot mass and N accumulation, with both N sources. The absence of effects of Mo application to the soil indicated that Mo contents of Mo-enriched seeds were sufficient for plant growth. Seeds enriched with Mo increased nitrogenase activity at the vegetative stage of inoculated plants, and nitrate reductase activity at late growth stages with both N sources. The contribution of N2 fixation was 17 and 61 % in plants originating from low- or high-Mo seeds, respectively. The results demonstrate the benefits of sowing Mo-enriched seeds on growth and N nutrition of bean plants inoculated with rhizobia or fertilized with mineral N fertilizer.

Nodulações e Produtividades de Grãos de Feijoeiros diante da Adubação Nitrogenada ou da Inoculação com Rhizobium Freirei

RESUMO O conhecimento das respostas de feijoeiros em razão da adubação nitrogenada ou da inoculação das sementes com rizóbios pode direcionar seus cultivos para diferentes nichos de mercado, em níveis tecnológicos diversos. Foram avaliadas as nodulações das raízes e as produtividades de grãos de 10 cultivares de feijão diante da adubação nitrogenada e da inoculação das sementes comRhizobium freirei, objetivando-se identificar em, termos de produtividades de grãos, as mais eficientes e responsivas à adubação nitrogenada, bem como à nutrição simbiótica de N em relação à adubação nitrogenada. Foram conduzidos dois experimentos em duas safras (seca-2012 e águas-2012/2013), empregando-se, em cada qual delineamento em blocos ao acaso, em esquema fatorial 10 × 3 com quatro repetições. Avaliaram-se as quantidades e massas de nódulos radiculares e produtividades de grãos de 10 cultivares de feijão dos grupos comerciais preto (IPR Gralha, IPR Tuiuiú, Rio Tibagi, BRS Esplendor e IPR Uirapuru) e carioca (IPR Tangará, Iapar 81, IPR Campos Gerais, BRS Pontal e Carioca), em razão de três tratamentos, visando variações em nutrições nitrogenadas: testemunha, sem N; com adubação nitrogenada; e inoculação das sementes com R. freirei. Feijões do grupo comercial carioca são mais produtivos e, independentemente da nodulação com rizóbios nativos ou exógenos, são mais propensos à nutrição simbiótica nitrogenada. A adubação nitrogenada é prejudicial, principalmente para as nodulações das cultivares BRS Esplendor, Carioca e BRS Pontal na safra da seca. Em termos de produtividades de grãos, as cultivares Rio Tibagi, BRS Esplendor, BRS Pontal e IPR Uirapuru são relativamente mais eficientes com a inoculação das sementes com R. freirei do que com a adubação nitrogenada, e as cultivares IPR Gralha e IPR Tangará se destacam como responsivas e eficientes à adubação nitrogenada.

Interação entre cultivares, estirpes comerciais de Rhizobium meliloti e fungicidas no incremento da produção de alfafa

A cultura da alfafa (Medicago sativa) é importante para a produção animal, por sua alta qualidade nutritiva, alto potencial de produção e sucesso na fixação de nitrogênio, através da simbiose com o Rhizobium meliloti, dispensando o uso de adubação nitrogenada. Neste trabalho objetivou-se selecionar estirpes comerciais de R. meliloti (SEMIA-116, SEMIA-134 e SEMIA-135) em relação às cultivares de alfafa Flórida 77, Pioneer 5929, CUF 101 e Crioula, e avaliar os fungicidas Iprodione e Thiram em tratamento de semente e solo na cultivar Crioula. Não houve interação entre as estirpes de R. meliloti e as cultivares de alfafa quanto à produção de matéria seca, e as plantas infestadas com a SEMIA-116 apresentaram maior número de nódulos. Houve interações entre os diferentes tipos e doses de fungicidas e as estirpes de R. meliloti testadas. A estirpe SEMIA-116 apresentou superioridade, representada pela maior produção de biomassa e número de nódulos. Pelos resultados obtidos, não se recomenda a inoculação da estirpe SEMIA-135, quando em associação com o fungicida Iprodione, em solo ou semente.

Symbiotic effectiveness and ecological characterization of indigenous Rhizobium loti populations in Uruguay

The objectives of this work were to describe the distribution, density and seasonal variation of the indigenous populations of Rhizobium loti in different Uruguayan soils and to determine the symbiotic effectiveness and stress tolerance factors of different isolates, both with the aim of obtaining selected strains to re-introduce as inoculants in Lotus pastures. R. loti was present in ten soils studied and their densities varied from year to year and within each soil. All the isolates nodulated Lotus corniculatus effectively. The nodules in Lotus pedunculatus and Lotus subbiflorus were small, red on the surface and ineffective in nitrogen fixation. The study of 50 isolates from the ten soils showed high variability in their symbiotic efficiency and tolerance to pH. The indigenous population was acid tolerant in culture medium (pH 4.5), 83% of them could grow at pH 4.5 in 3 days. This work showed that there was a great diversity between the strains of R. loti isolated from Uruguayan soils and supports the importance of selecting among them the most efficient and resistant strains to be included in the inoculants.

Rhizobium strains competitiveness on bean nodulation in Cerrado soils

The objective of this work was to identify the most competitive and effective Rhizobium strains in order to increase common bean yield by nitrogen fixation as alternative or complementation to the nitrogen fertilization. Competitiveness tests were lead in axenic conditions, in Cerrado soil pots and in three field experiments, with native Rhizobium strains that were previously identified, according to their effectiveness and genetic variability. The identification of strains in nodules was performed using serological tests (axenic conditions) - agglutination and enzyme linked immunosorbent (Elisa) assays - and random amplified polymorfic DNA (RAPD) (Cerrado soil). Plant yield was determined using the dry weight (greenhouse conditions), total N and grain yield (field experiments). Among the analyzed Rhizobium strains, native strain SLA 2.2 and commercial strain CIAT 899 were the dominant nodules in plants of the most productive plots, presenting yield productivity similar or higher to those obtained in treatments where 20 kg ha-1 of N were applied.

Genetic characterization and nitrogen fixation capacity of Rhizobium strains on common bean

This study aimed to genetically characterize four new Rhizobium strains, and to evaluate their nodulation and fixation capacity compared to commercial strains and to native rhizobia population of a Brazilian Rhodic Hapludox. Two experiments were carried out in randomized blocks design, under greenhouse conditions, in 2007. In the first experiment, the nodulation and nitrogen fixation capacity of new strains were evaluated, in comparison to the commercial strains CIAT-899 and PRF-81 and to native soil population. It was carried out in plastic tubes filled with vermiculite. DNA extractions and PCR sequencing of the intergenic space were made from the isolated pure colonies, in order to genetically characterize the strains and the native rhizobia population. In the second experiment, the nodulation and productivity of common beans Perola cultivar were determined, with the use of evaluated strains, alone or in mixture with PRF-81 strain. It was carried out in pots filled with soil. The native soil population was identified as Rhizobium sp. and was inefficient in nitrogen fixation. Three different Rhizobium species were found among the four new strains. The LBMP-4BR and LBMP-12BR new strains are among the ones with greatest nodulation and fixation capacity and exhibit differential responses when mixed to PRF-81.