Diversidade de bactérias diazotróficas endofíticas associadas a plantas de milho

Bactérias diazotróficas endofíticas são capazes de promover o crescimento do milho por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN) ou pela produção de fitormônios. Neste estudo, objetivou-se caracterizar a diversidade de bactérias diazotróficas endofíticas associadas a plantas de milho em diferentes locais do Rio Grande do Sul, que apresentavam variações de clima e solo. Para isso, foi usado um método baseado na amplificação do gene nifH grupo I, na análise de fragmentos de restrição (PCR-RFLP) e no seqüenciamento dos genes amplificados. Foram calculados os índices de Shannon-Weaver e Equitabilidade para estimar a diversidade dos diazotróficos, bem como a diversidade de nucleotídeos e divergência entre seqüências, para estimar a diversidade genética das comunidades amostradas. Na avaliação da diferenciação entre as comunidades foi utilizado o teste F ST. Foi detectada maior variação entre as comunidades das diferentes regiões do Estado do que dentro das comunidades de cada região avaliada, particularmente entre comunidades provenientes de diferentes tipos de solo, regime pluviométrico e regiões geográficas. O índice de diversidade de Shannon-Weaver indicou diferenças em termos de diversidade de unidades taxonômicas entre as comunidades avaliadas. As comunidades amostradas da região norte do Rio Grande do Sul, que mostrou maior disponibilidade de água e conteúdo de argila, tenderam a apresentar maior diversidade quando comparada às comunidades amostradas na região sul. A análise de Equitabilidade mostrou a dominância de unidades taxonômicas dentro de cada comunidade avaliada, independentemente da região amostrada. Todas as seqüências obtidas foram classificadas como pertencentes ao gene nifH grupo I. Foram obtidas seqüências pertencentes às classes Alfa, Beta e Gama-proteobactéria. Esses resultados demonstraram que existe grande diversidade de bactérias endofíticas fixadoras de N capazes de colonizar o interior de plantas de milho e que as diferentes condições edafoclimáticas estão correlacionadas com a diversidade dos genes nifH.

Interação de bactérias fluorescentes do gênero Pseudomonas e de Bacillus spp. com a rizosfera de diferentes plantas

Embora haja muitos trabalhos na literatura com rizobactérias promotoras do crescimento de plantas (RPCPs), existem poucos que expliquem seu mecanismo de ação. É possível que algumas rizosferas favoreçam a colonização radicular por RPCPs, facilitando o estabelecimento da interação planta-bactéria, como se houvesse certa especificidade entre ambas. O objetivo deste trabalho foi verificar se a rizosfera de alface, em comparação com a de outras espécies vegetais, favorece o estabelecimento de bactérias fluorescentes do gênero Pseudomonas, em comparação com as do gênero Bacillus. Coletaram-se amostras do sistema radicular de alface, rúcula, chicória, salsa e tiririca em oito propriedades de produtores comerciais de hortaliças, na região de Campinas, SP. Foi feita a contagem de Pseudomonas spp. fluorescentes e de Bacillus spp. por diluição em série e plaqueamento. De maneira geral, observou-se maior crescimento de Pseudomonas spp. fluorescentes na rizosfera de alface-crespa em relação à de outras plantas, mas isso não ocorreu com Bacillus spp.

Novas bactérias diazotróficas endofíticas na cultura do trigo em interação com a adubação nitrogenada, no campo

Bactérias diazotróficas pertencentes a diferentes espécies podem estar associadas a gramíneas, como o trigo, promovendo incrementos no crescimento e na produtividade de grãos. Foi realizado um experimento, em condições de campo, com o objetivo de avaliar os benefícios e a viabilidade econômica da inoculação de novos isolados homólogos de bactérias diazotróficas endofíticas em genótipos de trigo sob diferentes doses de N. Foram empregados três isolados de bactérias diazotróficas endofíticas (IAC-AT-8-Azospirillum brasiliense, IAC-HT-11-Achromobacter insolitus e IAC-HT-12-Zoogloea ramigera), dois genótipos de trigo (ITD- 19-Triticum durum L. e IAC-370-Triticum aestivum hard L.) e três doses de N (0, 60 e 120 kg ha-1). Foram avaliados, no estádio de perfilhamento e de maturidade fisiológica, a matéria seca, o N acumulado e o índice de eficiência de utilização do N na parte aérea e na colheita; a produtividade de grãos, os componentes de rendimento e os índices de colheita para biomassa e N. No estádio de perfilhamento, somente houve aumento na produção de biomassa com a inoculação de Azospirillum brasiliense e Achromobacter insolitus no genótipo IAC-370, com a adição de N. Entretanto, não houve especificidade dos genótipos de trigo empregados e essas novas bactérias diazotróficas endofíticas para as demais caracaterísticas avaliadas. Houve aumento no acumulado de N na espiga com a inoculação de Azospirillum brasiliense. A inoculação de Achromobacter insolitus propiciou aumento da produtividade de grãos, na maior dose de N utilizada (120 kg ha-1). A inoculação, embora não tenha substituído a adubação nitrogenada, reverteu-se em lucro para o agricultor.

Promoção de enraizamento de microtoletes de cana-de-açúcar pelo uso conjunto de substâncias húmicas e bactérias diazotróficas endofíticas

Além do fornecimento direto de nutrientes por meio da mineralização da matéria orgânica ou pela fixação biológica de N2, as substâncias húmicas e as bactérias diazotróficas endofíticas podem afetar diretamente o metabolismo vegetal, modificando o padrão de crescimento e desenvolvimento das plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do uso em conjunto de ácidos húmicos (AH) e Herbaspirilum seropedicae, uma bactéria endofítica fixadora de N2, sobre o crescimento radicular de microtoletes de cana-de-açúcar do cultivar RB 72 454 tratados termicamente ou não. Após o tratamento térmico, os microtoletes foram imersos por 12 h em água (controle), numa solução que continha 20 mg L-1 de C de AH isolados de vermicomposto, H. seropedicae estirpe HRC 54 na concentração de 10(8) mL-1 células e o uso em conjunto de AH + H. seropedicae. Foi observada a promoção significativa do crescimento radicular, com incrementos que variaram de 60 a 118 % no comprimento e de 33 até 233 % na área radicular dos tratamentos em relação às plantas-controle, com efeitos mais pronunciados em plantas tratadas termicamente. Na mesma direção, o efeito positivo da inoculação bacteriana e dos ácidos húmicos sobre a biomassa da parte aérea e das raízes foi significativo em relação ao controle apenas em toletes tratados termicamente. Para toletes não tratados, a inoculação não produziu efeitos significativos, apenas no caso da aplicação isolada de ácidos húmicos. O uso em conjunto ou isolado de AH e bactérias diazotróficas endofíticas não alterou significativamente o tamanho populacional das bactérias no tecido radicular em toletes que não receberam termoterapia. No caso de toletes tratados termicamente, a inoculação, combinada ou não com ácidos húmicos, alterou o tamanho da população das bactérias nas raízes. A análise conjunta dos dados evidencia a importância da termoterapia na expressão dos efeitos benéficos da inoculação de estirpes selecionadas de H. seropedicae, já para ácidos húmicos, as respostas positivas independem da termoterapia. A promoção do crescimento radicular por AH e a fixação biológica de N2 podem representar uma estratégia inovadora para produção sustentada em sistemas agrícolas.

Aumento da eficiência nutricional de tomateiros inoculados com bactérias endofíticas promotoras de crescimento

Bactérias endofíticas promotoras de crescimento podem aumentar a eficiência nutricional das plantas, favorecendo sua produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de 10 isolados de bactérias endofíticas, previamente selecionados como agentes promotores do crescimento de plantas, sobre a eficiência de absorção, utilização e translocação de nutrientes em plantas de tomateiros em casa de vegetação. Para a introdução das bactérias endofíticas em plântulas de tomateiro cv. Santa Clara, utilizou-se o corte do hipocótilo. Cinqüenta e cinco dias após o transplantio das seções de parte área, as plantas foram coletadas para a determinação da matéria seca da parte aérea e dos teores de macro e micronutrientes. Os teores de N, P, K, Ca, Mg, Cu e Zn na parte aérea e os de N, P, Mg e Mn nas raízes das plantas inoculadas diferiram da testemunha sem inoculação. As bactérias endofíticas Micrococcus sp. (UFLA 11-LS) e Brevundimonas sp. (UFV-E49), identificadas por meio do seqüenciamento do gene 16S do DNA ribossômico, propiciaram a maior eficiência de absorção de P em relação à testemunha. A bactéria endofítica Micrococcus sp. apresentou maior eficiência na utilização de N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Fe e Zn. Os maiores teores de N, P, K, Mg e Zn foram encontrados na parte aérea das plantas inoculadas com Brevundimonas sp. Os resultados deste trabalho indicam que estes isolados de bactérias endofíticas podem aumentar a eficiência nutricional de plantas de tomate.

Regulatory roles of the GacS/GacA two-component system in plant-associated and other gram-negative bacteria.

The sensor kinase GacS and the response regulator GacA are members of a two-component system that is present in a wide variety of gram-negative bacteria and has been studied mainly in enteric bacteria and fluorescent pseudomonads. The GacS/GacA system controls the production of secondary metabolites and extracellular enzymes involved in pathogenicity to plants and animals, biocontrol of soilborne plant diseases, ecological fitness, or tolerance to stress. A current model proposes that GacS senses a still-unknown signal and activates, via a phosphorelay mechanism, the GacA transcription regulator, which in turn triggers the expression of target genes. The GacS protein belongs to the unorthodox sensor kinases, characterized by an autophosphorylation, a receiver, and an output domain. The periplasmic loop domain of GacS is poorly conserved in diverse bacteria. Thus, a common signal interacting with this domain would be unexpected. Based on a comparison with the transcriptional regulator NarL, a secondary structure can be predicted for the GacA sensor kinases. Certain genes whose expression is regulated by the GacS/GacA system are regulated in parallel by the small RNA binding protein RsmA (CsrA) at a posttranscriptional level. It is suggested that the GacS/GacA system operates a switch between primary and secondary metabolism, with a major involvement of posttranscriptional control mechanisms.

Seleção de bactérias promotoras de crescimento no abacaxizeiro cultivar Vitória durante a aclimatização

A propagação in vitro do abacaxizeiro (Ananas comosus L. Merril) resulta na produção de uma grande quantidade de mudas sadias e homogêneas. Apesar dessas vantagens, a necessidade de um longo período de aclimatização onera essa prática agrícola. A aceleração do crescimento das plantas pela inoculação de bactérias diazotróficas endofíticas e epifíticas pode ser útil para diminuir esse período. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de 20 estirpes de bactérias diazotróficas em sintetizar indol, solubilizar fosfato de Ca e óxido de Zn e atuar antagonicamente ao fungo fitopatogênico Fusarium subglutinans f. sp. ananas, bem como, posteriormente, avaliar o desempenho do abacaxizeiro 'Vitória' propagado por cultura de tecidos em resposta à inoculação bacteriana durante o período de aclimatização em casa de vegetação. Foram medidas as características de crescimento da parte aérea e do sistema radicular e o conteúdo de nutrientes de folhas do abacaxizeiro. Os resultados mostraram diferenças na capacidade das bactérias de sintetizar indol, solubilizar fosfato de Ca e óxido de Zn e atuar antagonicamente ao Fusarium. Foram também constatadas diferenças na capacidade das bactérias em promover o crescimento da parte aérea e do sistema radicular e o acúmulo de N, P, K, Ca e Mg em folhas do abacaxizeiro. A inoculação das bactérias diazotróficas selecionadas pode promover o crescimento das mudas durante o período de aclimatização, melhorando a adaptação do abacaxizeiro ao ambiente ex vitro

Innate sensors for Gram-positive bacteria.

More than half of invasive bacterial infections are Gram-positive in origin. This class of bacteria has neither endotoxins nor an outer membrane, yet it generates some of the most powerful inflammatory responses known in medicine. Some recent seminal studies go a long way toward settling the controversies that surround the process by which Gram-positive bacterial surfaces trigger the human immune system. Although the components of the cell wall are now chemically defined in exquisite detail and the interaction with the toll-like receptor 2 pathway has been discovered, it is only very recently that definitive studies combining these advanced biochemical and cell biological tools have been carried out. It is these breakthrough studies that have finally confirmed the paradigm of innate sensors for Gram-positive bacteria.

Densidade e diversidade fenotípica de bactérias diazotróficas não simbióticas em solos da Reserva Biológica Serra dos Toledos, Itajubá (MG)

Bactérias diazotróficas não simbióticas (BDNS) atuam no desenvolvimento das plantas por meio da fixação biológica de nitrogênio e também pela produção e liberação de substâncias reguladoras do crescimento vegetal. Este estudo objetivou avaliar a densidade e diversidade fenotípica desse grupo de bactérias em fragmentos de solo da Reserva Biológica Serra dos Toledos e entorno, em Itajubá/MG. Essa reserva localiza-se na Área de Proteção Ambiental da Mantiqueira, constituindo-se em uma importante área de recarga e de abrigo à flora e fauna endêmicas. Amostras de solo superficial foram coletadas em áreas com diferentes declividades na reserva, em épocas representativas das estações de inverno (setembro/2006) e verão (abril/2007). A densidade, avaliada pelo número mais provável, utilizando os meios de cultura NFb, JNFb e Fam, para Azospirillum spp., Herbaspirillum spp. e A. amazonense, respectivamente, variou de 0,12 a 75,60 (NMP x 10(5)) bactérias g-1 solo seco. Foram obtidos 172 e 174 isolados, respectivamente para as amostras de inverno e verão, dos quais 30 e 55 % apresentaram similaridade igual ou superior a 70 % com as estirpes-tipo Azospirillum brasilense, A. amazonense, A. lipoferum, Herbaspirillum seropedicae e Burkholderia brasilensis. O resultado do comportamento dos isolados com base na tolerância à salinidade nem sempre foi semelhante ao obtido pelas características fenotípicas culturais a 70 % de similaridade, sendo indicado para estudos complementares de diversidade desses organismos. As BDNS apresentam potencial de utilização em estudos de avaliação da qualidade e sustentabilidade de ecossistemas. No entanto, apesar da alta densidade e diversidade fenotípica em solos da reserva, maiores valores foram obtidos no entorno, evidenciando o efeito positivo da cobertura vegetal do tipo gramíneas sobre elas, independentemente da variação climática.

Bactérias produtoras de auxinas isoladas de raízes de Cattleya walkeriana, orquídea Brasileira ameaçada de extinção, e sua função na aclimatização

Bactérias produtoras de auxinas habitam raízes de orquídeas e podem trazer benefícios para a planta hospedeira. Plantas dessa família são multiplicadas em condições assimbióticas in vitro e pouco se conhece sobre a função desses microrganismos para a aclimatização ex vitro. Quatro rizobactérias isoladas da espécie Cattleya walkeriana foram avaliadas por sua capacidade de promoção do crescimento e sobrevivência de plântulas germinadas in vitro durante a aclimatização. Essas rizobactérias foram identificadas como Bacillus, Burkholderia, Enterobacter e Curtobacterium, com base no sequenciamento do gene 16S rRNA. A presença de compostos indólicos no sobrenadante filtrado de culturas líquidas foi quantificada por ensaios colorimétricos e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Ácidos 3-indol lático (AIL) e indol-3-acetaldeído (AIAld) foram encontrados em grande quantidade, exceto na cultura de Enterobacter sp., em que ácido 3-indol acético (AIA) e ácido 3-indol pirúvico (AIP) prevaleceram. As rizobactérias foram inoculadas em plântulas germinadas in vitro, aclimatizadas em casa de vegetação durante 90 dias e avaliadas quanto à sua capacidade de promover o crescimento. Burkholderia sp. e Curtobacterium sp. proporcionaram a menor eficiência para o crescimento, enquanto Bacillus sp. e Enterobacter sp. favoreceram incrementos em todas as características avaliadas e ampliaram a percentagem de sobrevivência. Este trabalho elucida a função de rizobactérias produtoras de auxinas e seus benefícios para a promoção de crescimento de uma orquídea brasileira germinada em condições assimbióticas durante a aclimatização - condição que confere alta letalidade e limitante para a propagação de orquídeas.

Isolamento e prospecção de bactérias endofíticas e epifíticas na cana-de-açúcar em áreas com e sem cupinicida

A exploração e o conhecimento dos mecanismos de interação bactéria-planta podem ser utilizados para a produção sustentável de diversas culturas, como a cana-de-açúcar. O objetivo deste trabalho foi isolar e prospectar bactérias associadas à cultura da cana-de-açúcar com capacidade de fixar nitrogênio e solubilizar fosfato inorgânico em áreas com e sem aplicação de cupinicida. Bactérias endofíticas, de folha e raiz, e do rizoplano foram isoladas de três variedades comerciais (RB 92579, RB 867515 e RB 863129) de cana-de-açúcar, cultivadas no Nordeste brasileiro, em áreas com e sem aplicação de cupinicida, aos quatro meses após o plantio. Foram obtidos 272 isolados, selecionados quanto à sua capacidade de solubilizar fosfato inorgânico e fixar nitrogênio. O uso do cupinicida não provocou alterações nas comunidades microbianas endofíticas de folha e raiz e epifíticas do rizoplano. As variedades estudadas apresentam uma comunidade bacteriana associada com potencial aplicação para a promoção de crescimento vegetal, pois possuem a capacidade de fixar N2 e solubilizar fosfato inorgânico.

Biodegradação de glifosato pela microbiota de solos cultivados com macieira

O glifosato é um herbicida sistêmico, pós-emergente, não seletivo do grupo dos organofosforados, sendo amplamente usado em pomares de macieira no sul do Brasil, podendo causar consequências negativas para microrganismos benéficos do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de biodegradação do glifosato pela microbiota de solos de pomares de macieira, com diferentes históricos de aplicação do produto. Para isso, amostras de solos da região de Vacaria, RS, foram utilizadas, cuja biodegradação do glifosato foi avaliada monitorando a liberação de CO2 pelos microrganismos durante 32 dias, bem como quantificando os resíduos de glifosato e seu metabólito, o ácido aminometilfosfônico (AMPA), no início e no final do período pela extração seguida de análise por cromatografia líquida de alta eficiência. Os resultados evidenciaram que houve degradação do glifosato pelos microrganismos edáficos durante o período avaliado com formação do metabólito AMPA. O glifosato diminuiu o número de bactérias do solo, porém favoreceu o aumento da atividade microbiana. As bactérias presentes nos solos com histórico de menor tempo de aplicação do herbicida apresentaram maior capacidade de degradação do produto, quando comparadas àquelas existentes em solos com maior período de aplicação de glifosato.

Small, stable shuttle vectors based on the minimal pVS1 replicon for use in gram-negative, plant-associated bacteria.

The minimal replicon of the Pseudomonas plasmid pVS1 was genetically defined and combined with the Escherichia coli p15A replicon, to provide a series of new, oligocopy cloning vectors (5.3 to 8.3 kb). Recombinant plasmids derived from these vectors were stable in growing and nongrowing cells of root-colonizing P. fluorescens strains incubated under different environmental conditions for more than 1 month.

Desenvolvimento Inicial de Duas Variedades de Cana-de-açúcar Inoculadas com Bactérias Diazotróficas

RESUMO A cana-de-açúcar é uma cultura de grande destaque na economia, em razão da produção de açúcar, etanol e energia. Tecnologias que possam contribuir para o aumento da produtividade e qualidade da cultura com mínimos danos ao meio ambiente são necessárias. Objetivou-se avaliar a produção de ácido indol acético de cinco estirpes de bactérias diazotróficas e o efeito da inoculação delas na brotação de duas variedades de cana-de-açúcar, RB867515 e IACSP95-5000. A produção de auxina foi determinada pelo teste colorimétrico, usando o reagente de Salkowski. Para avaliar a germinação, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, utilizando-se delineamento experimental em blocos ao acaso com quatro repetições e sete tratamentos: controle não inoculado; inoculação mista com as cinco estirpes e inoculação individual com Gluconacetobacter diazotrophicus (Gd) estirpe BR11281T(PAL-5T), Herbaspirillum seropedicae (Hs - BR11335 = HRC54), Herbaspirillum rubrisubalbicans (Hr - BR11504 = HCC103), Burkholderia tropica (Bt - BR11366T = PPe 8 T) e Azospirillum amazonense (Aa - BR11145 = CBAMc). As bactérias mais eficientes na produção de auxina foram Hs e Hr, declinando 48 h após o crescimento. Hr, Aa e Bt aumentaram o índice de velocidade de germinação e o número de brotações nas duas variedades. Na var. RB867515, a velocidade de germinação ainda foi positivamente influenciada pela inoculação mista, sendo o mesmo observado pela inoculação de Gd na var. IACSP95-5000.

A simple, robust and rapid approach to detect carbapenemases in Gram-negative isolates by MALDI-TOF mass spectrometry: validation with triple quadripole tandem mass spectrometry, microarray and PCR.

Carbapenemases should be accurately and rapidly detected, given their possible epidemiological spread and their impact on treatment options. Here, we developed a simple, easy and rapid matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF)-based assay to detect carbapenemases and compared this innovative test with four other diagnostic approaches on 47 clinical isolates. Tandem mass spectrometry (MS-MS) was also used to determine accurately the amount of antibiotic present in the supernatant after 1 h of incubation and both MALDI-TOF and MS-MS approaches exhibited a 100% sensitivity and a 100% specificity. By comparison, molecular genetic techniques (Check-MDR Carba PCR and Check-MDR CT103 microarray) showed a 90.5% sensitivity and a 100% specificity, as two strains of Aeromonas were not detected because their chromosomal carbapenemase is not targeted by probes used in both kits. Altogether, this innovative MALDI-TOF-based approach that uses a stable 10-μg disk of ertapenem was highly efficient in detecting carbapenemase, with a sensitivity higher than that of PCR and microarray.