Caracterização fisiológica e do perfil de expressão gênica do transporte de nitrogênio em genótipos contrastantes para processo de fixação biológica de N2 de cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

A cana-de-açúcar é uma cultura agrícola de grande importância econômica para o Brasil, e a expansão de seu cultivo para solos marginais requer uma maior utilização de fertilizantes à base de nitrogênio (N). Na maioria dos países produtores, a adubação nitrogenada se baseia em altas doses de aplicação, enquanto, no Brasil, o seu uso é relativamente baixo devido, em parte, ao processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) pela ação de bactérias diazotróficas. Além da FBN, as plantas adquirem fontes de N, como amônio e nitrato, por meio de transportadores de membranas localizados nas raízes. Há evidências que a associação com microrganismos pode favorecer as plantas por meio da regulação dos genes de transportadores de N. Desta forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar o transporte de amônio e nitrato, avaliando a expressão gênica dos principais transportadores de N em cana-de-açúcar cultivada in vitro sob o efeito da associação com bactérias diazotróficas. Também foi descrita a comunidade bacteriana de plântulas in vitro, bem como o efeito da fertilização com N e da inoculação com bactérias diazotróficas em plantas maduras. Plântulas de \'SP70- 1143\' e \'Chunee\', que contrastam para FBN, foram empregadas em ensaios in vitro sob diversas concentrações e fontes de N em associação ou não com uma estirpe de Gluconacetobacter diazotrophicus ou um mistura de bactérias diazotróficas (G. diazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae, H. rubrisubalbicans, Azospirillum amazonense e Burkholderia tropica). A caracterização do transporte de N por meio de ensaios de absorção de nitrato e amônio marcados (15N) revelou que a interação entre cana-de-açúcar x G. diazotrophicus induziu a expressão do gene do transportador de nitrato ScNRT2.1, o que levou a uma tendência no aumento no influxo de nitrato, assim como dos genes de transportadores de amônio ScAMT1.1 e ScAMT1.3, resultando em maiores influxos de amônio apenas para a cultivar \'SP70- 1143\'. Já a associação da cana-de-açúcar com a mistura de bactérias diazotróficas revelou que somente houve indução transcricional de ScAMT1.1, o que resultou na maior absorção de amônio em \'SP70-1143\'. Por sua vez, quando analisada a interação in vitro por 30 dias, a presença da bactéria, apesar de transiente, possivelmente favoreceu a expressão dos genes de transportadores de nitrato ScNRT1.1 e ScNRT2.1, e do transportador de amônio ScAMT1.1, resultando no maior acúmulo de 15N-nitrato de amônio nas plantas de \'SP70-1143\'. Foi detectada uma comunidade bacteriana associada a plântulas micropropagadas, a qual é distinta entre os genótipos \'SP70-1143\' e \'Chunee\' e se altera com a inoculação com G. diazotrophicus. Para as plantas cultivadas em campo, a comunidade bacteriana existente foi alterada pela fertilização de N, mas não pela inoculação com diazotróficas. Portanto, a inoculação com bactérias diazotróficas parece induzir a expressão dos principais genes transportadores de amônio e nitrato em plântulas do genótipo \'SP70-1143\' resultando na maior absorção de fontes inorgânicas de N.

A rede FBN ABC: compromisso com a promoção dos benefícios da fixação biológica do nitrogênio (FBN) através dos inoculantes

O trabalho visa apresentar resultados de dois anos de fomento a uma rede de transferência de tencologia e comunicação como propósito de incremetnar a adoção da tecnologia de inoculante nas culturas de soja, feijão-comum, feijão-cupi e milho

Avaliação da fixação biológica de nitrogênio no processo de seleção de linhagens de soja.

2016

Características agronômicas do feijão caupi inoculado em função de lâminas de irrigação e de níveis de nitrogênio

Objetivou-se, com este trabalho, estudar o efeito de diferentes lâminas de irrigação e doses de nitrogênio sobre as características agronômicas do feijão caupi inoculado. O experimento foi montado em parcelas subdivididas, tendo nas parcelas os níveis de nitrogênio e, nas subparcelas, as lâminas de irrigação, no delineamento em blocos ao acaso, com duas repetições. As lâminas de irrigação corresponderam a 578 mm (L1), 512 mm (L2), 429 mm (L3), 299 mm (L4) e 240 mm (L5) e, os níveis de nitrogênio, a 0, 30, 60 e 90 kg ha-1 de N. Os níveis de nitrogênio apresentaram respostas significativas nos componentes de produção de feijão caupi. As lâminas de irrigação proporcionaram efeitos significativos na produtividade do feijão caupi, sendo a lâmina de 426,21 mm a estimada para obtenção da produtividade máxima de 2820,03 kg ha-1.

Caracterização e distribuição das formas do nitrogênio orgânico em três solos da Amazônia Central

As formas orgânicas do nitrogênio em solos são determinadas mediante a identificação e quantificação dos compostos orgânicos liberados, quando os solos são tratados com ácido a alta temperatura. Ainda não se conhecem na literatura trabalhos sobre a natureza química do N orgânico nos solos da Amazônia. O presente trabalho teve como objetivos identificar e quantificar a transformação do nitrogênio proveniente de fertilizantes marcados com 15N nas frações orgânicas nitrogenadas de três solos da Amazônia Central: dois solos de terra firme, classificados como Latossolo Amarelo e Podzólico Vermelho Amarelo e um solo de várzea, classificado como Glei Pouco Húmico. Foram utilizadas amostras de solos de um ensaio de adubação desenvolvido em condições de casa de vegetação, onde, após cultivo, procedeu-se o fracionamento do N orgânico do solo por meio da hidrólise ácida. Foram determinadas as seguintes frações: N-solúvel em ácido e destilado (NSAD), N-solúvel em ácido e não destilado (NSAnD) e N-não hidrolisado (NnH). Nos solos de terra firme, o N orgânico foi encontrado principalmente na forma de N solúvel em ácido e não destilado (NSAnD). Entre 63 a 66% (Latossolo) e 69 a 73% (podzólico) do 15N imobilizado no solo foram encontrados na fração NSAnD. Esses resultados demonstram a importância da imobilização microbiana do N nesses solos. No solo de várzea, ao contrário, houve pouca diferença entre os teores de 15N do fertilizante imobilizado nas frações NSAnD e NSAD. Entre 46 e 53% do total de 15N imobilizado foram encontrados na fração NSAnD, enquanto que 42 a 52% ficaram na fração NSAD. Nesse solo, a presença de argila tipo 2:1 pode ter contribuído para o alto estoque de 15N orgânico incorporado na fração NSAD, devido à fixação de íons NH4+.

Eficiência da fixação biológica de N2 por estirpes de Bradyrhizobium na soja em plantio direto

O presente trabalho foi realizado nas safras de 1994/95, 1996/97, 1997/98 e 1998/99, objetivando avaliar a eficiência das estirpes de Bradyrhizobium recomendadas pela pesquisa, pela determinação da capacidade competitiva e da eficiência na fixação do N2 na cultura da soja, sob o sistema plantio direto. Os experimentos foram instalados em áreas experimentais da FUNDACEP, Cruz Alta (RS), manejadas desde cinco até dez anos em plantio direto. Na safra de 1994/95, foram usados os seguintes tratamentos: testemunha sem inoculação; 200 kg ha-1 de N mineral, parcelados e sem inoculação; e as combinações das quatro estirpes recomendadas comercialmente, SEMIA 587 + SEMIA 5019; SEMIA 587 + SEMIA 5079; SEMIA 587 + SEMIA 5080; SEMIA 5019 + SEMIA 5079; SEMIA 5019 + SEMIA 5080; SEMIA 5079 + SEMIA 5080 e dois isolados do sorogrupo SEMIA 586. Em 1996/97, foi retirado o último tratamento e acrescidos os tratamentos CPAC 40 + CPAC 44 e CPAC 42 + CPAC 45. Na safra de 1997/98, foi acrescido o tratamento 20 kg ha-1 de N mineral na semeadura + inoculação com SEMIA 5079 + SEMIA 5080. A adubação nitrogenada reduziu a nodulação e não resultou em acréscimo na produção da soja. Na avaliação do rendimento de grãos, em cada uma das quatro safras e na análise conjunta, a testemunha sem inoculação não apresentou diferença significativa em relação aos demais tratamentos. A não-resposta da soja à prática da inoculação pode ser atribuída à população naturalizada de Bradyrhizobium, em número adequado e eficiente, e às condições favoráveis à fixação biológica do nitrogênio, como temperatura e umidade adequadas do solo, proporcionadas pelo sistema plantio direto.

Matéria seca, relação C/N e acúmulo de nitrogênio, fósforo e potássio em misturas de plantas de cobertura de solo

O interesse em consorciar plantas de cobertura no inverno tem aumentado nos últimos anos na região Sul do Brasil. Por ser uma prática agrícola recente, é importante avaliar a produção de matéria seca e o acúmulo de nutrientes de espécies consorciadas ou cultivadas isoladamente. Realizou-se um experimento no período de 1998 a 2000, na UFSM (RS), num Argissolo Vermelho distrófico arênico, consorciando-se aveia preta (Avena strigosa Schieb) + ervilhaca comum (Vicia sativa L.) e aveia preta + nabo forrageiro (Raphanus sativus L. var. oleiferus Metzg.) em diferentes quantidades de sementes. Os nove tratamentos foram: (1) 100 % aveia preta (AP); (2) 100 % ervilhaca comum (EC); (3) 100 % nabo forrageiro (NF); (4) 15 % AP + 85 % EC; (5) 30 % AP + 70 % EC; (6) 45 % AP + 55 % EC; (7) 15 % AP + 85 % NF; (8) 30 % AP + 70 % NF, e (9) pousio invernal (vegetação espontânea). Avaliou-se a produção de matéria seca (MS), bem como as concentrações de nitrogênio, fósforo, potássio e carbono do tecido vegetal. O cultivo consorciado de plantas de cobertura proporcionou produção de matéria seca estatisticamente semelhante àquela da aveia e do nabo em culturas isoladas e superior à da ervilhaca. O acúmulo de N na fitomassa dos tratamentos envolvendo consórcio de aveia + ervilhaca não diferiu daquele da ervilhaca isolada e, na média dos três anos, foi superior ao da aveia isolada em 32 kg ha-1 de N. Consorciando aveia + ervilhaca, houve um aumento médio de 67 % na relação C/N da fitomassa, em relação à ervilhaca. As plantas de cobertura proporcionaram maior produção de MS e foram mais eficientes no acúmulo de N, P e K do que a vegetação espontânea do pousio invernal. Os resultados indicaram que o consórcio de aveia + ervilhaca e de aveia + nabo no outono/inverno proporcionou maior produção de biomassa do que o cultivo isolado de cada espécie, pois combinou a elevada capacidade de produção de fitomassa de aveia e nabo com a fixação de N2 atmosférico da ervilhaca.

Uso de micorrizas e rizóbio em cultivo consorciado de eucalipto e sesbânia: I - Crescimento, absorção e tranferência de nitrogênio entre plantas

Realizou-se um experimento em casa de vegetação para avaliar os efeitos de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) e rizóbio na produção de matéria seca, na absorção e na eficiência de utilização de N por plantas de Eucalyptus grandis e Sesbania virgata, cultivadas em consorciação. Avaliou-se, também, a transferência de N da sesbânia para o eucalipto, utilizando-se o isótopo 15N. Os tratamentos constaram da inoculação, ou não, com FMAs em ambas as espécies de plantas e da inoculação, ou não, com rizóbio na sesbânia. Utilizaram-se vasos plásticos subdivididos em três compartimentos (A, B e C), cada um com 2 L de capacidade. Os compartimentos A e B foram separados por uma parede plástica e entre os compartimentos B e C foi colocada uma tela com poros de 40 mm que permitiu somente a passagem de hifas, mas não de raízes. A sesbânia foi cultivada com suas raízes subdivididas entre o compartimento A e B e o eucalipto foi cultivado no compartimento C. No compartimento A, foram adicionados 7 mg kg-1 de 15N-(NH4)2SO4 com 99 % de 15N. As plantas foram avaliadas aos 100 dias. Nos tratamentos com inoculação com o rizóbio, com FMAs ou com FMAs + rizóbio, foram observados, nas plantas de eucalipto, aumentos na produção de matéria seca total de 119, 223 e 209 %, respectivamente, e aumentos no conteúdo de N de 125, 247 e 310 %, respectivamente, quando comparados aos resultados do tratamento-controle. Nas plantas de sesbânia, foram observados aumentos no conteúdo de N e decréscimo na relação C/N em todos os tratamentos inoculados com os microrganismos. A eficiência de utilização de N foi maior nas plantas de eucalipto quando inoculadas com FMAs e não variou com os tratamentos nas plantas de sesbânia. Foi observada a transferência de 15N das plantas de sesbânia para o eucalipto em todos os tratamentos.

Simulação da dinâmica do carbono e nitrogênio em um Argissolo do Rio Grande do Sul usando modelo Century

Diversas pesquisas têm mostrado desempenho satisfatório do modelo Century no estudo da dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) nas condições edafoclimáticas do Rio Grande do Sul, porém os estoques de N do solo são normalmente superestimados. O objetivo deste estudo foi ajustar parâmetros do modelo Century em relação ao ciclo do N, para torná-lo uma ferramenta útil no estudo da dinâmica do N em nosso meio. As simulações foram realizadas com dados experimentais de um estudo de longa duração instalado em 1985 em um Argissolo Vermelho distrófico da EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul (RS). A inicialização do modelo consistiu na entrada de dados de solo, clima e ajuste de variáveis locais relacionadas à adição de N por fixação não simbiótica e parâmetros relativos a perdas de N por volatilização e relação C/N de resíduos de culturas que entram nos compartimentos lento e passivo da MOS. O modelo foi executado por um período de 6.000 anos nas condições do bioma de campos nativos do Sul do Brasil (bioma mesic/subhumid grassland), para obtenção dos estoques estáveis do C orgânico total (COT) e N total (NT) do solo e dos compartimentos de C e N do solo. Com o modelo assim ajustado, simularam-se oito tratamentos (dois tipos de preparo de solo, dois sistemas de cultura e duas doses de N mineral em fatorial 2 x 2 x 2) selecionados do experimento, conforme o histórico d estudo, alterando-se o parâmetro de cultivo CLTEFF(2) (multiplicador para decomposição do compartimento lento), o qual dependeu do potencial de adição de C pelas culturas e do grau de revolvimento do solo. Adicionalmente, foi acrescentado às sequências de eventos de manejo de solo sob preparo convencional um "efeito adicional de cultivo", persistindo por dois meses após cada evento de revolvimento do solo. Esse prolongamento do efeito do revolvimento do solo permitiu melhor ajuste da dinâmica do C no solo sob sistema de preparo convencional, pois refletiu a maior decomposição da MOS observada nas condições locais. De maneira geral, a aplicação do modelo Century com a parametrização proposta demonstrou bom ajuste das estimativas de COT e NT em relação aos valores observados em 1998, evidenciando que o modelo C tem potencial para ser utilizado no planejamento e na definição de estratégias de manejo de solo.

Nodulação e eficiência da fixação do N2 em feijão-caupi por efeito da taxa do inóculo

O feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) pode adquirir nitrogênio em quantidades adequadas para suprir suas necessidades, por meio do processo de fixação biológica do nitrogênio (FBN), quando associado com rizóbios específicos e eficientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de diferentes taxas de inóculo na nodulação e FBN na cultivar BRS Pujante de feijão-caupi. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, utilizando-se vasos plásticos com 2 kg de solo, em delineamento experimental de blocos ao acaso com sete tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos constaram de cinco concentrações de células da estirpe de Bradyrhizobium sp. BR 3267 (células/semente), um tratamento sem inoculação e com adição de fertilizante nitrogenado (controle + N) e um controle sem inoculação e sem adição de fertilizante nitrogenado (controle). Foram avaliados o número e a massa seca de nódulos, a massa seca da parte aérea e o acúmulo de N na parte aérea. À medida que houve aumento da concentração de células na semente, elevaram-se os parâmetros da nodulação e fixação do N2. A aplicação da maior taxa de inóculo, que foi de 6,65 x 10(7) células da estirpe BR 3267/semente, promoveu aumento da massa seca da parte aérea por planta correspondente a 27 % da massa seca da parte aérea do tratamento controle e semelhante ao tratamento controle + N. A inoculação a partir da aplicação de 8 x 10(5) células da estirpe BR 3267/semente forneceu maior quantidade de N para as plantas, em relação à dos tratamentos controle e controle + N. A cultivar BRS Pujante foi beneficiada pela FBN quando inoculada com a estirpe BR 3267, proporcionalmente à taxa de inóculo.

Resposta do Feijoeiro Comum à Inoculação com Rizóbio e Suplementação com Nitrogênio Mineral em Dois Biomas Brasileiros

O feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) pode se beneficiar da fixação biológica de N2, mas respostas inconsistentes da cultura à inoculação com rizóbio indicam a necessidade de aplicação de N mineral complementar. Este trabalho teve por objetivo avaliar a resposta do feijoeiro à inoculação com rizóbio, associada à suplementação com N mineral, nos biomas Cerrado e Mata Atlântica. Foram conduzidos quatro experimentos de campo, dois em Santo Antônio de Goiás, GO, um em Valença, RJ e um em Macaé, RJ, onde a inoculação com estirpes comerciais de rizóbio foi comparada à inoculação com a estirpe BR 923 de Sinorhizobium sp., à adubação com N mineral e à suplementação com N na semeadura e em cobertura. A avaliação da população nativa de rizóbio indicou 105 células g-1 no solo na área experimental em Goiás, anteriormente cultivada com feijão, e 102células g-1 em Valença, anteriormente mantida com pastagem. Nos dois experimentos em Goiás, o rendimento de grãos, da ordem de 2.100 kg ha-1, não diferiu entre os tratamentos testemunha absoluta, inoculação com rizóbio ou aplicação de 120 kg ha-1 de N. Em Valença, a inoculação com estirpes comerciais forneceu rendimentos da cultivar Ouro Negro superiores à testemunha absoluta, na ausência de adubação de cobertura; na presença de 40 kg ha-1 de N em cobertura, a inoculação com rizóbio proporcionou rendimento de 3.420 kg ha-1, superior aos demais tratamentos. Na média das diferentes fontes de N na semeadura, a adubação de cobertura aumentou a produção de grãos de 2.367 para 2.542 kg ha-1. Em Macaé, em solo com alto teor de matéria orgânica, os maiores rendimentos foram obtidos com inoculação das estirpes comerciais associada a 40 kg ha-1 de N em cobertura, com efeito deletério da adubação de 80 kg ha-1 de N no plantio. Concluiu-se que em áreas sem cultivo prévio de feijão, a inoculação com estirpes comerciais de rizóbio aumentou o rendimento de grãos, em particular quando associada à adubação de cobertura com N.

Suprimento de Nitrogênio para Culturas de Verão pela Aplicação Antecipada em Azevém Pastejado por Ovinos

RESUMO Busca-se nos Sistemas Integrados de Produção Agropecuária (SIPA) maior ciclagem do nitrogênio (N). Este trabalho objetivou avaliar a adubação antecipada em azevém pastejado por ovinos no índice de nutrição nitrogenada (INN) das culturas de verão em SIPA. O estudo foi realizado em um protocolo de longa duração manejado, no período de inverno, sob dois métodos de pastoreio, contínuo e rotativo, e duas intensidades de pastejo, moderada e baixa, com quatro repetições. No verão, a área foi subdividida em dois sistemas de cultivos, soja e rotação soja/milho. A fertilização foi feita na fase pastagem, com 75 kg de N e 60 kg de P2O5 e K2O ha-1. Avaliaram-se a massa de forragem residual (MFR) da pastagem e o rendimento, o teor de N e o INN da fitomassa das culturas de verão. No milho, houve efeito das intensidades de pastejo para INN, ao contrário da soja. Não houve efeito dos métodos de pastoreio. A MFR é importante fonte de N para a cultura de verão subsequente. Menores intensidades de pastejo geraram maiores MFR e INN para a cultura do milho. A adubação antecipada não influenciou a soja, pois essa atende parte da sua demanda por N pela fixação biológica.

Adubação verde como fonte de nitrogênio para a cultura da berinjela em sistema orgânico

O objetivo deste trabalho foi quantificar a fixação biológica de nitrogênio (FBN) por adubos verdes em pré-cultivo e consorciados com berinjela em sistema orgânico, a utilização do N pela berinjela, e o impacto da adubação verde na produtividade de berinjela e no balanço de N do solo. Parcelas com crotalária, milheto e vegetação espontânea foram estabelecidas antes do plantio da berinjela. Após 60 dias, a FBN respondia por 53% do N da crotalária. Como grande porcentagem da vegetação espontânea correspondia a uma leguminosa, um total de 48 kg/ha de N acumulados nessas parcelas originaram-se da FBN. Os pré-cultivos foram roçados para o plantio direto da berinjela, exceto metade das parcelas com vegetação espontânea, que foi incorporada ao solo. Plantou-se a berinjela em consórcio com crotalária e caupi, e de forma "solteira". Aos 52 dias, as leguminosas foram cortadas e deixadas nas entrelinhas de berinjela. A FBN para as leguminosas consorciadas variou com os pré-cultivos, situando-se entre 20% e 90% do N acumulado na planta. Com a técnica de 15N constatou-se que a berinjela se beneficiou do N da adubação verde em pré-cultivo e consórcio. Embora sem efeito sobre a produtividade da berinjela, a FBN nas leguminosas foi suficiente para repor todo o N retirado do sistema através dos frutos.

Atividade enzimática em variedades de cana-de-açúcar cultivadas in vitro sob diferentes níveis de nitrogênio

O nitrogênio é considerado o elemento mineral mais abundante nas plantas, sendo componente essencial de biomoléculas e inúmeras enzimas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência no processo de assimilação do nitrogênio e encontrar parâmetros indicativos do potencial de fixação biológica em variedades de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) cultivadas in vitro. Foram utilizadas as variedades de cana-de-açúcar RB 842021, RB 83102, RB 75126, RB 882980 e Co 997, além da Brachiaria arrecta (testemunha), cultivadas in vitro em diferentes níveis de nitrogênio [M1 (9,83 mM), M2 (2,46 mM), M3 (0,49 mM), M4 (0,0 mM)]. Todas as variedades e a cultura testemunha (Brachiaria arrecta) apresentaram atividade da nitrato redutase (NR) constitutiva e também da glutamina sintetase (GS), mesmo na ausência de amônio e nitrato no meio de cultura. A variedade RB 842021 apresentou a maior atividade da nitrato redutase e o maior conteúdo de clorofilas a e b, e a variedade RB 882980 a maior atividade da glutamina sintetase nas mesmas condições de cultivo, o que pode representar maior potencial de assimilação do nitrogênio.

Resposta do dendezeiro à adição de nitrogênio e sua influência na população de bactérias diazotróficas

O dendê (Elaeis guineensis, Jaquim) pode produzir até sete toneladas de óleo por hectare por ano. O óleo vegetal é muito versátil e pode ser usado desde a indústria alimentícia até a produção de biocombustíveis. A planta é capaz de se associar com bactérias diazotróficas que colonizam raízes e caules. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta à adubação nitrogenada de 17 genótipos de dendê no primeiro ano de cultivo e avaliar a influência da adição do N mineral sobre a população de bactérias diazotróficas, naturalmente presentes nas plântulas de dendezeiro. Foram utilizados potes de plástico completados com 50% de areia quartzoza e 50% de horizonte B de um Argissolo Vermelho-Amarelo, série Itaguaí, não esterilizado e extremamente pobre em nitrogênio. A uréia foi aplicada na dosagem de 33,68 kg ha-1 de N. Na presença do N, todos os genótipos melhoram os parâmetros biométricos, e houve aumento tanto do N total quanto do N acumulado. As populações de bactérias diazotróficas não foram influenciadas pela adição desse elemento. Dois genótipos foram selecionados, na presença e ausência de N, respectivamente, C-2001 e La Mé.