Adaptation of Rhizobium leguminosarum to pea, alfalfa and sugar beet rhizospheres investigated by comparative transcriptomics

Background The rhizosphere is the microbe-rich zone around plant roots and is a key determinant of the biosphere's productivity. Comparative transcriptomics was used to investigate general and plant-specific adaptations during rhizosphere colonization. Rhizobium leguminosarum biovar viciae was grown in the rhizospheres of pea (its legume nodulation host), alfalfa (a non-host legume) and sugar beet (non-legume). Gene expression data were compared to metabolic and transportome maps to understand adaptation to the rhizosphere. Results Carbon metabolism was dominated by organic acids, with a strong bias towards aromatic amino acids, C1 and C2 compounds. This was confirmed by induction of the glyoxylate cycle required for C2 metabolism and gluconeogenesis in all rhizospheres. Gluconeogenesis is repressed in R. leguminosarum by sugars, suggesting that although numerous sugar and putative complex carbohydrate transport systems are induced in the rhizosphere, they are less important carbon sources than organic acids. A common core of rhizosphere-induced genes was identified, of which 66% are of unknown function. Many genes were induced in the rhizosphere of the legumes, but not sugar beet, and several were plant specific. The plasmid pRL8 can be considered pea rhizosphere specific, enabling adaptation of R. leguminosarum to its host. Mutation of many of the up-regulated genes reduced competitiveness for pea rhizosphere colonization, while two genes specifically up-regulated in the pea rhizosphere reduced colonization of the pea but not alfalfa rhizosphere. Conclusions Comparative transcriptome analysis has enabled differentiation between factors conserved across plants for rhizosphere colonization as well as identification of exquisite specific adaptation to host plants.

Characterization of Caulobacter crescentus response to low temperature and identification of genes involved in freezing resistance

Free-living bacteria must respond to a wide range of temperature changes, and have developed specific mechanisms to survive in extreme environments. In this work we describe a remarkable resistance of mesophilic bacterium Caulobacter crescentus to several cycles of freezing at -80 degrees C, which was able to grow at low temperatures. Exponentially growing cells and late stationary-phase cells presented higher freezing resistance at both -20 and -80 degrees C than early stationary-phase cells. Cryotolerance was observed when log-phase cultures grown at 30 degrees C were preincubated at 5, 15 or 20 degrees C before freezing at -20 degrees C. A transposon library was screened to identify mutants sensitive to freezing at -80 degrees C and three strains presenting < 10% survival were isolated. Identification of genes disrupted in each mutant showed that they encoded an AddA family DNA helicase, a DEAD/DEAH box RNA helicase and a putative RND (resistance, nodulation, cell division) efflux system component. These strains showed longer generation times than wild-type cells when growing at 15 degrees C, with the RNA helicase mutant presenting a severe growth defect. These analyses suggest that the singular intrinsic resistance to freezing of C. crescentus is in fact a consequence of several independent traits, especially the maintenance of a proper degree of supercoiling of nucleic acids.

Fixação biológica do nitrogênio e crescimento de plantas de leucena (Leucaena leucocephala (Lam.) de wit.) sob salinidade

This study aimed to evaluate the effects of salinity in the growth and nitrogen fixation in leucaena. Plants were cultivated in Leonard pots containing clean and sterilized sand. The treatments were distributed in a completely randomized design, in a 3x3 factorial, with five replicates. The first factor corresponded to no inoculation and inoculation with Bradyrhizobium sp SEMIA 6070 and SEMIA 6153 strains. The second factor corresponded to NaCl concentrations: 0, 25 and 50 mol m(-3). Were analyzed the height and dry matter accumulation, the number of nodules and nitrogen in plants. The inoculation of plants with the strain SEMIA 6070 provided higher growth and greater nitrogen accumulation in plants thar were not subject to salinity. Nodulation was not affected by salinity. Inoculation with SEMIA 6153 strain provided greater tolerance to salinity.

Integração de práticas culturais e redução da dose do bentazon na cultura da soja: I - efeitos sobre o crescimento da cultura

O trabalho foi desenvolvido no município de Jaboticabal, SP, no ano agrícola de 1990/91, onde testou-se a integração de práticas culturais e menor dose de herbicida aplicado em pósemergência na cultura da soja, cultivar Paraná. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com dezesseis tratamentos e quatro repetições, no esquema fatorial 4x2x2, sendo quatro tipos de manejos de plantas daninhas: testemunha infestada, 50% da dose recomendada (360 g ia/ha) do herbicida bentazon, dose recomendada do herbicida bentazon (720 g ia/ha) e testemunha capinada; dois espaçamentos entre-linhas: 30 cm e 60 cm; e duas densidades: normal e reduzida (média de 20 e 10 plantas por metro, respectivamente). Observou-se que a quantidade de matéria seca das plantas daninhas por época da colheita da soja, foi significativamente maior nos tratamentos com espaçamento maior e densidade reduzida. O arranjo proporcionado pela densidade normal (média de 20 plantas /m) e menor espaçamento (30 cm) entre-linhas, proporcionou sombreamento mais precoce do solo e foi a melhor opção de controle cultural das plantas daninhas em todos os tratamentos testados. Não foi observado sintomas de intoxicação e nem efeitos negativos sobre a nodulação das plantas de soja, por parte do herbicida aplicado, em ambas as doses testadas.

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

O objetivo deste trabalho foi a caracterização genética de quatro novas estirpes de Rhizobium e a avaliação de sua capacidade de fixação de N2 e nodulação, comparadas a estirpes comerciais e à população nativa de rizóbios de um Latossolo Vermelho. Dois experimentos foram conduzidos em blocos ao acaso, em casa de vegetação. No primeiro experimento, conduzido em tubetes com vermiculita, avaliaram-se a nodulação e a capacidade de fixação das novas estirpes, em comparação com as estirpes comerciais CIAT-899 e PRF-81 e com a população nativa do solo. Das colônias puras isoladas, extraiu-se o DNA genômico e realizou-se o seqüenciamento do espaço intergênico, para a caracterização genética das estirpes e da população nativa de rizóbios. O segundo experimento foi realizado em vasos com solo, para determinação da produtividade e da nodulação do feijoeiro, cultivar Pérola, com o uso das estirpes isoladamente ou em mistura com a PRF-81. A população nativa do solo foi identificada como Rhizobium sp. e se mostrou ineficiente na fixação de nitrogênio. Foram encontradas três espécies de Rhizobium entre as quatro novas estirpes. As estirpes LBMP-4BR e LBMP-12BR estão entre as que têm maior capacidade de nodulação e fixação de N2, e apresentam respostas diferenciadas quando misturadas à PRF-81.

Desempenho de cultivares transgênicas de soja em sucessão a culturas de inverno em semeadura direta

The objective of this research was to evaluate crop yield and some characteristics and yield components of transgenic soybean cultivars sown after different winter cover crops in the first year under no tillage system. The experimental design was the completely randomized block with split plots and four replications. The main plots consisted of five winter cover crops, white oat (Avena sativa L.), forage turnip (Raphanus sativus L.), barley (Hordeum vulgare L.), wheat (Triticum aestivum L.) and ground pea (Pisum sativum L.) and an area under fallow (spontaneous vegetation). The subplots consisted of six soybean cultivars (BRS 243 RR, BRS 245 RR, BRS 247 RR, BRS 255 RR, BRS 256 RR and BRS 244 RR). Variance analysis for agronomic characteristics showed that soybean yield components were influenced by the interaction between winter crop and soybean cultivar. Thus, final population, number of nodes and pods per plant, nodes dry matter per plant, number of grains per pod and grain yield were affected significantly. When soybean nodulation was evaluated, the treatment with the area under fallow showed lower values. There was difference among winter crops for BRS 243 RR grain yield, white oat showed the highest values.

Produtividade de amendoim em função da calagem e do método de secagem

Estudar o efeito da calagem e do método de secagem na produtividade do amendoim (Arachis hypogea L., cv. Botutatu) foi o objetivo deste trabalho, conduzido num solo Latossolo Vermelho-Escuro, textura média, em São Manuel, São Paulo. Os tratamentos consistiram de ausência ou presença de calagem (2,05 Mg ha-1) e secagem à sombra, ao sol e duas formas combinadas desta última com estufa. A calagem eliminou a fitotoxicidade de manganês, melhorando a nodulação e a nutrição nitrogenada, que, conseqüentemente, levaram ao aumento do número de ramificações, de vagens por planta e da produtividade. Com a calagem, observou-se também redução nas perdas durante a colheita. Das formas de secagem, a realizada à sombra e a combinada campo-estufa foram as que proporcionaram maiores produtividades, por permitirem melhor maturação dos frutos e menores perdas na colheita.

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.

Massa paranasal: dacrioestenose congênita? Relato de caso

O objetivo deste é descrever uma criança portadora de massa paranasal, atentando para a importância dos diagnósticos diferenciais. RELATO do CASO: ACS, 6 meses, sexo feminino, desde o nascimento apresentando abaulamento não inflamatório, no canto medial do olho esquerdo, lacrimejamento e hiperemia no olho direito. Ao exame apresentava fenômeno de Bell negativo bilateral, lagoftalmo à direita, ulceração e opacidade corneana à direita; presença de lesão arredondada, de superfície lisa no canto medial do olho esquerdo, sem sinais inflamatórios, medindo aproximadamente 2 cm de diâmetro, não pulsátil. À palpação, a lesão era elevada, de consistência fibroelástica, imóvel, indolor, irredutível. À propedêutica das vias lacrimais, não havia refluxo à compressão, o teste de Milder foi negativo em ambos olhos e as vias apresentavam-se pérvias à dacriocistografia. O exame tomográfico revelou tratar-se de meningocele fronto-etmoidal. COMENTÁRIOS: Os autores chamam a atenção para a adequada semiologia para a investigação das massas paranasais, a fim de se instituir o adequado tratamento.

Nodulação e atividade da nitrato redutase em função da aplicação de molibdênio em soja

Among the nutrients that are essential for the biological nitrogen fixation by soybean plants, molybdenum stands out for being a cofactor of the nitrate reductase, affecting enzymatic activity and, consequently, the nodulation process. The research had as objective to evaluate the effects of molybdenum application on soybean nodulation and nitrate reductase activity. The experiment was conduced in greenhouse, sowing soybean in 12 L pots, with two plants per plot. The treatments consisted of two application via (with the seeds and leaf dressing) and two molybdenum doses (12 and 24 g ha(-1) with the seeds; 30 and 60 g ha(-1) leaf dressing) in ammonium molybdate form, plus the control. The number and dry mass of nodules and nitrogen content in soybean leaves were evaluated. Samples of leaves for the evaluation of nitrate reductase activity were taken at 10 a.m. and 10 p.m. It was concluded that soybean nodulation is affected by Mo dose and application via, resulting in higher number and weight of nodules when it is applied with the seeds. The enzymatic activity of the nitrate reductase is influenced by Mo fertilization and it is higher for leaf dressing with the double of the recommended dose.

Nitrogen-tixing and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbioses in some tropical legume trees of tribe Mimoseae

Response to mineral fertilization and inoculation with rhizobia and/or arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) of the Anadenanthera colubrina, Mimosa bimucronata and Parapiptadenia rigida (Leguminosae-Mimosoideae) native trees from Brazilian riparian forests, were studied in nursery conditions. Each species was submitted to seven treatments, varying nitrogen and phosphorous fertilization and inoculation with rhizobia (r), mycorrhiza (m) or both (rm): NP, P, P + r, P + rm, N, N + m and N + rm. Results showed that AMF inoculations did not enhance the mycorrhizal colonization, and P uptake was not sufficient to sustain good growth of plants. The level of P mineral added affected negatively the AMF colonization in A. colubrina and M. bimucronata, but not in P. rigida. Native fungi infected the three legume hosts. The absence of mineral N limited growth of A. colubrina and P. rigida, but in M. bimucronata the lack of N was corrected by biological nitrogen fixation. N mineral added inhibited the nodulation, although spontaneous nodulation had occurred in A. colubrina and M. bimucronata. Rhizobia inoculation enhanced the number of nodules, nitrogenase activity and leghemoglobin content of these two species. Thus, the extent of rhizobial and mycorrhizal symbiosis in these species under nursery conditions can affect growth and consequently the post-planting success. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

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

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

Morfologia de plântulas e plantas jovens de 30 espécies arbóreas de Leguminosae

Tendo em vista a carência de informações a respeito das formas jovens das plantas e a importância desses dados como subsídios para trabalhos taxonômicos, filogenéticos e ecológicos, foram estudadas morfologicamente as plântulas e plantas jovens de 30 espécies arbóreas de Leguminosae, ocorrentes no Estado de São Paulo, Brasil, visando à apresentação de características úteis para a identificação das espécies selecionadas. O desenvolvimento das plântulas e plantas jovens foi acompanhado diariamente, em germinador e em casa de vegetação. São apresentados dados relativos à morfologia da plântula, número de catáfilos, época de diferenciação do primeiro eófilo e sua filotaxia, época da abscisão cotiledonar e da formação do primeiro metáfilo, bem como a ocorrência de nodulação radicular. A análise das plântulas e plantas jovens demonstrou a grande variação que existe nas Leguminosae. Nessa família, plântulas epígeo-foliáceas e epígeo-carnosas ocorrem em 80% das espécies estudadas. em Caesalpinioideae, todas as plântulas se mostraram epígeas, 20% delas com cotilédones carnosos. em Mimosoideae, 66,7% das espécies produziram plântulas epígeo-foliáceas, 22,2% epígeo-carnosas e 11,1% semi-hipógeas. As espécies de Faboideae apresentaram dois tipos de plântulas: epígeo-carnosas em 54,5% e hipógeas em 45,5%.

TRATAMENTO DE SEMENTES DE ARROZ, TRIGO, FEIJÃO E SOJA COM UM PRODUTO FORMULADO À BASE DE CÉLULAS E DE METABÓLITOS DE Bacillus subtilis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização de rizóbios (Bradyrhizobium japonicum) e produtividade da soja

Fez-se um estudo de campo sobre a competição e a dinâmica de ocupação de sítios de nodulação de estirpes de Bradyrhizobium japonicum naturalizadas ou inoculadas em sementes. O ensaio foi instalado em Latossolo Vermelho Escuro utilizando blocos ao acaso, com 8 repetições dos seguintes tratamentos: A) controle sem inoculante; B) controle sem inoculante, com adubação nitrogenada; C) inoculante com cerca de 107 rizóbios/g (8g/kg de semente); D) inoculação com cerca de 1010 rizóbios/g (8g/kg de semente). Os inoculantes foram preparados com as estirpes recomendadas na ocasião, SMS - 314 (= SEMIA 587) e SMS - 463 (= SEMIA 5019 = 29W). A identificação das estirpes formadoras dos nódulos foi realizada em amostras coletadas aos 10, 42 e 70 dias após a germinação. Realizou-se também a colheita dos grãos para avaliação da produção e de N-total. A tipificação sorológica foi feita com antissoro preparado a partir de antígenos constituídos pelas seguintes estirpes de Bradyrhizobium japonicum: SEMIA 587, SEMIA 5019 e SEMIA 5052 (= USDA 6), utilizando-se da técnica immunodot. A caracterização das estirpes dos nódulos revelou um pequeno aumento (6,2 a 8,7%), na ocorrência de nódulos formados pelas estirpes recomendadas, nas três épocas de amostragem. Houve expressiva participação da estirpe 5052 (= sorogrupo USDA 6) na formação dos nódulos. Verificou-se que as estirpes naturalizadas podem contribuir de forma diferente na formação dos nódulos durante o ciclo, dependendo da amostragem.