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.

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.

Caracterização química dos géis produzidos pelas bactérias diazotróficas Rhizobium tropici e Mesorhizobium sp.

The exopolysaccharides with characteristics of gel produced by Rhizobium tropici (EPS RT) and Mesorhizobium sp (EPS MR) are acidic heteropolysaccharide composed mainly of glucose and galactose in a molar ratio of 4:1 and 5:1 respectively, with traces of mannose (~ 1%). Chemical analysis showed the presence of uronic acid, pyruvate and acetyl-substituents in the structures of both polymers. Experiments of gel permeation chromatography and polyacrylamide gel electrophoresis showed that EPS RT and EPS MR are homogeneous molecules with low grade of polydispersity. The EPS were characterized using spectroscopic techniques of FT-IR, ¹H and 13C-NMR.

Ação de herbicidas sobre o crescimento de estirpes de Rhizobium tropici

O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento das estirpes de Rhizobium tropici BR 322 e BR 520, utilizadas como inoculantes na cultura do feijoeiro no Brasil, em meio de cultura à base de manitol e extrato de levedura (YM) adicionado de diferentes herbicidas (bentazon, metolachlor, imazamox, fluazifop-p-butil, fomesafen e paraquat). Os herbicidas fluazifop-p-butil e fomesafen foram avaliados puros e em mistura comercial, em concentrações variando entre 0,0 e 49,23 mg L-1. O crescimento das estirpes de Rhizobium foi avaliado em espectrofotômetro ao longo de 100 horas de incubação, por meio da leitura da densidade ótica, a 560 nm, sendo, posteriormente, convertido em unidades formadoras de colônia por mL. Observou-se que o paraquat foi o herbicida com maior inibição do crescimento das estirpes avaliadas, seguido pela mistura comercial de fomesafen e fluazifop-p-butil. Para os demais herbicidas, a redução do crescimento não foi significativa. De modo geral, a estirpe BR 520 mostrou-se mais tolerante aos herbicidas testados, com exceção do paraquat. No ensaio de concentrações crescentes do fomesafen, isolado ou em mistura com fluazifop-p-butil, não foi possível determinar o I50 (concentração do herbicida que reduz em 50% o crescimento do rizóbio); a maior redução, de 31,1%, foi observada para a estirpe BR 322 na máxima concentração testada (49,23 mg L-1) da mistura comercial.

Inoculação das sementes e adubações nitrogenada e molíbdica do feijoeiro-comum, em Rolim de Moura, RO

O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho do feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris L) em função da inoculação de sementes com Rhizobium tropici e das adubações nitrogenada e molibdica. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições, em arranjo fatorial 2x2x2, constituindo-se das combinações de ausência e presença de inoculação de sementes, da adubação molíbdica e da adubação nitrogenada. A inoculação das sementes foi imediatamente antes da semeadura com inoculante turfoso composto da estirpe CIAT 899 (SEMIA 4077); a adubação nitrogenada foi na semeadura (10 kg.ha-1) e em cobertura (50 kg.ha-1), quando as plantas apresentaram a terceira folha trifoliolada expandida e o molibdênio (Mo) foi aplicado em pulverização foliar na dose de 60 g.ha-1. Não foram observados efeitos dos tratamentos para a massa seca de raízes e o número de vagens por planta. A adubação nitrogenada reduziu a nodulação nos feijoeiros. Todavia, com a adubação nitrogenada foi verificado incremento na altura e na massa seca da parte aérea dos feijoeiros. Grãos de feijão mais pesados foram observados em feijoeiros adubados com N na ausência de Mo. As interações entre adubação nitrogenada e molibdica com inoculação de sementes afetaram, também, o teor de N foliar e o número de grãos por vagem A inoculação de sementes proporcionou nos feijoeiros rendimentos de grãos semelhantes aos fertilizados com N.

Transferência de nitrogênio entre plantas interconectadas por fungos micorrízicos arbusculares (FMAS)

Este trabalho, desenvolvido em casa de vegetação da Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF), em Campos (RJ), no primeiro semestre de 1996, objetivou avaliar a importância dos fungos micorrízicos arbusculares (FMAS) no processo de transferência de N do feijão para o milho, utilizando o isótopo 15N. Foram construídos três tipos de vasos especiais, divididos em três seções, A, B e C, com 2 dm³ de capacidade: sem barreira, com tela de nylon de 40 ∝m (permitiu a passagem de hifas fúngicas, mas não a de raízes) e com tela de nylon de 1 ∝m (não permitiu a passagem de hifas e raízes) entre as seções B e C. Adicionaram-se 25 mg kg-1 de N somente na seção A de cada vaso, utilizando-se, como fonte (15NH4)2SO4. Duas plantas de feijão pré-germinadas e inoculadas com Rhizobium tropici foram plantadas com suas raízes divididas entre as seções A e B. Após 10 dias, efetuou-se o plantio do milho, diretamente, na seção C dos vasos, e a inoculação micorrízica nos tratamentos com o FMA foi feita pela adição de propágulos de Glomus etunicatum somente na seção C. O experimento foi coletado 35 dias após o transplantio do feijão, e os resultados demonstraram que a colonização micorrízica se mostrou satisfatória, tanto no milho quanto no feijão. A presença da micorriza aumentou a produção de matéria seca, conteúdo de 15N e P da parte aérea das plantas de milho. A transferência direta de 15N do feijão para o milho através do micélio fúngico foi de 16,6%; a transferência indireta envolvendo o FMA - ou seja, a absorção do 15N excretado pelas raízes do feijão na solução do solo que foi absorvido e transferido através do micélio do FMA para o milho - foi de 34,1%; e a transferência indireta não envolvendo o FMA - ou seja, a absorção de 15N pelas raízes de milho da solução do solo sem envolvimento do FMA - foi de 49,3%.

Classificação taxonômica das estirpes de rizóbio recomendadas para as culturas da soja e do feijoeiro baseada no seqüenciamento do gene 16S rRNA

As culturas da soja [Glycine max (L.) Merrill] e do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) são de grande importância econômica e social para o Brasil e ambas podem ter seu requerimento de nitrogênio suprido pela simbiose com bactérias da ordem Rhizobiales. Para garantir a maximização do processo biológico, deve-se proceder à inoculação de estirpes de rizóbio eficientes e competitivas, recomendadas pela pesquisa. No Brasil, foram comercializados, na safra 2001/2002, 14 milhões de doses de inoculantes, dos quais 99 % para as culturas da soja e do feijoeiro. Neste trabalho, determinou-se a posição taxonômica das estirpes utilizadas em inoculantes comerciais para as duas culturas, pelo seqüenciamento da região do DNA que codifica o gene 16S rRNA, que é suficientemente variável, mas carrega as informações necessárias para permitir a análise filogenética de bactérias. O seqüenciamento permitiu definir que duas das estirpes recomendadas para a cultura da soja, SEMIA 587 e SEMIA 5019 (= 29 w), pertencem à espécie Bradyrhizobium elkanii e as duas outras, SEMIA 5079 (=CPAC 15) e SEMIA 5080 (= CPAC 7), à espécie B. japonicum. Determinou-se, ainda, que a estirpe SEMIA 4080 (=PRF 81), recomendada para o cultura do feijoeiro, pertence à espécie Rhizobium tropici. As seqüências obtidas foram depositadas no banco mundial de genes do National Center for Biotechnology Information.

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.

Resposta da cultura do feijoeiro à adubação nitrogenada e à inoculação com rizóbio

O manejo adequado da adubação nitrogenada representa uma das principais dificuldades da cultura do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). No entanto, a fixação biológica de nitrogênio é uma fonte alternativa de suprimento deste nutriente à cultura. O presente estudo teve como objetivo avaliar a resposta do feijoeiro à inoculação com rizóbio e ao parcelamento de fertilizante nitrogenado em termos de nodulação das plantas e produtividade de grãos da cultura, bem como a viabilidade econômica da aplicação de fertilizante nitrogenado e, ou, inoculação com rizóbio em feijoeiro. O experimento foi conduzido num Latossolo Vermelho distroférrico, em Dourados, MS. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com seis repetições. Os sete tratamentos consistiram da aplicação parcelada de fertilizante nitrogenado em diferentes doses (0, 20, 40, 80 e 160 kg ha-1 de N como ureia) na cultura do feijoeiro, cv. Pérola, além de controles com inoculação de Rhizobium tropici combinada ou não com aplicação de 20 kg ha-1 de N. A análise econômica foi efetuada considerando os custos da ureia e sua aplicação a lanço, além do custo do inoculante; os demais custos não foram considerados, por não haver diferença entre os diferentes tratamentos. Foram obtidos o acréscimo de produtividade, o custo de produção, o acréscimo da receita bruta e o acréscimo da receita líquida dos tratamentos, em relação à testemunha sem inoculação e sem adubação nitrogenada. Embora a nodulação das plantas não tenha sido alterada pelos tratamentos, verificou-se tendência de redução conforme o aumento da dose de N aplicada. A inoculação com rizóbio selecionado promoveu rendimentos de grãos de feijoeiros equivalentes à aplicação de 80 kg ha-1 de N. Quando acrescida da adubação com 20 kg ha-1 de N no plantio, a inoculação com rizóbio propiciou acréscimo de receita líquida semelhante à aplicação de 160 kg ha-1 de N e superior ao tratamento com a adubação de 20 kg ha-1 de N sem inoculação, evidenciando a sua importância para obtenção de maior rentabilidade na cultura do feijoeiro.

Preservation of rhizobia by lyophilization with trehalose

The objective of this study was to determine if trehalose can effectively enhance the viability and storage lifetime of Rhizobium tropici and Rhizobium etli after lyophilization as compared to the traditional protective combination of sucrose and peptone. Two strains of bean-nodulating rhizobia were effectively preserved in the lyophilized state by 100 mM trehalose, and survived for at least 12 days, even when stored under non-ideal conditions. Trehalose provided better protection than the sucrose/peptone combination. When protective excipients were introduced inside the cells, strain CFN 42 was more sensitive to the type of additive used than strain CIAT 899, probably because CIAT 899 produces beta (1-2) glucan, which may have a protective effect. beta (1-2) glucan combined with sucrose protected better than trehalose against leakage from freeze-dried liposomes, but by itself it had no protective capability. There was a high level of unfrozen water associated with the hydrated glucan, in addition to a thermal event at approximately 70ºC, corresponding to an observed gel-sol transition in the glucan. These findings may shed light on the mechanism by which the glucan contributes to the protection of dried cells and liposomes, and may lead to further improvements in rhizobial inoculants.

Nodulação em cultivares de feijão dos conjuntos gênicos andino e meso-americano

O objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de nodulação e a especificidade de feijão (Phaseolus vulgaris L.) dos conjuntos gênicos andino e meso-americano submetidos a inóculo de Rhizobium. O experimento foi estabelecido em parcelas subdivididas em blocos ao acaso, com quatorze cultivares de feijão e três estirpes de Rhizobium (R. etli KIM 5, R. etli CIAT 632 e R. tropici CIAT 899). Somente as cultivares andinas WAF 15, WAF 7, Mineiro Precoce, WAF 6 e Antioquia 8 apresentaram especificidade na nodulação. Em relação à massa seca dos nódulos, houve diferenças significativas dos tratamentos de inoculação nas cultivares andinas WAF 15, WAF 7, WAF 6 e Diacol Andino, e na cultivar meso-americana Ouro Negro. Nenhuma das cultivares restringiu a nodulação, embora tenham sido verificadas diferenças de até 53 e 103 vezes no número e massa de nódulos por planta, respectivamente. Considerando todas as cultivares e estirpes de rizóbio, WAF 15 foi a cultivar com melhor desempenho em número e massa nodular. WAF 6 foi a cultivar de pior desempenho, chegando quase ao nível de restrição da nodulação com a estirpe R. etli CIAT 632.

Composição de exopolissacarídeos produzidos por estirpes de rizóbios cultivados em diferentes fontes de carbono

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes fontes de carbono na composição dos exopolissacarídeos produzidos por Rhizobium tropici SEMIA 4077 e SEMIA 4080, e o efeito da inoculação dessas estirpes na nodulação em feijoeiro. As fontes de carbono utilizadas interferiram nas concentrações de galactose e glicose dos exopolissacarídeos, que foram maior na SEMIA 4080 em meio com sacarose. Embora a SEMIA 4080 tenha liberado grande quantidade de exopolissacarídeos na cultura, não houve diferença entre as estirpes quanto ao número de nódulos do feijoeiro, independentemente da fonte de carbono utilizada no preparo do inóculo. No parâmetro matéria seca de nódulos, houve diferença entre as estirpes, independentemente da fonte de carbono utilizada no preparo do inóculo.

Aplicação de nitrogênio e inoculação com rizóbio em feijoeiro cultivado após milho consorciado com braquiária

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de doses de nitrogênio (N) e de inoculação de Rhizobium tropici em feijoeiro cultivado no sistema plantio direto, em sucessão ao milho safrinha consorciado com Urochloa brizantha (Syn. Brachiaria bryzantha) ou Urochloa ruziziensis (Syn. Brachiaria ruziziensis). Dois experimentos foram conduzidos, durante dois anos agrícolas, em Latossolo Vermelho distroférrico. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, em parcelas subdivididas, com quatro repetições. As parcelas foram constituídas pela inoculação ou não de R. tropici nas sementes, e as subparcelas por quatro doses de N (0, 35, 70 e 140 kg ha-1). Foram feitas avaliações quanto ao número de nódulos por planta, matéria seca de nódulos, teor de N na folha, matéria seca da parte aérea, N acumulado na parte aérea, número de vagens por planta e produtividade de grãos. As variáveis avaliadas, em geral, não foram influenciadas pela inoculação de R. tropici. O acréscimo das doses de N diminuiu a nodulação e aumentou a produção de matéria seca, o teor e o acúmulo de N da parte aérea do feijoeiro. A produtividade de grãos do feijoeiro foi pouco influenciada pela adubação nitrogenada.

Compatibilidade entre a inoculação de rizóbios e fungicidas aplicados em sementes de feijoeiro-comum

O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos do tratamento de sementes de feijoeiro com diferentes fungicidas na sobrevivência de estirpe de Rhizobium tropici (SEMIA 4077) e Rhizobium freirei (SEMIA 4080), na nodulação das plantas e na produtividade da cultura. Foram conduzidos dois ensaios em substrato esterilizado, sob condições de casa de vegetação e um ensaio no campo experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, em Dourados, MS, num Latossolo Vermelho distroférrico típico. Os fungicidas (princípios ativos) utilizados nos ensaios foram: (1) carbendazim + tiram (Produto A); (2) carbendazim + tiram (Produto B); (3) carboxin + tiram; (4) fludioxonil + metalaxil-M; (5) fludioxonil + metalaxil-M + tiabendazol; (6) fluazinam + tiofanato metílico; (7) fipronil + tiofanato metílico + piraclostrobina; (8) clorotalonil + tiofanato metílico. A sobrevivência das estirpes de R. tropici inoculadas nas sementes de feijoeiro foi afetada pela aplicação dos fungicidas, principalmente por aqueles com modo de ação de contato. Observou-se ainda, com a aplicação dos fungicidas, redução na nodulação das plantas de feijoeiro, especialmente da massa nodular, tanto nos ensaios conduzidos em substrato esterilizado, em casa de vegetação, quanto no experimento a campo, onde também observou-se redução na produtividade do feijoeiro pela aplicação da maioria dos fungicidas avaliados. Os fungicidas que mais afetaram o rendimento de grãos foram carbendazim + tiram (Produto B) e carboxin + tiram. Os produtos fipronil + tiofanato metílico + piraclostrobina, fludioxonil + metalaxil-M + tiabendazol e fludioxonil + metalaxil-M não afetaram a produtividade da cultura, embora a massa seca de nódulos tenha sido reduzida em todos os ensaios.