Tolerância de estirpes e isolados de Bradyrhizobium e de Azorhizobium a zinco, cádmio e cobre "in vitro"

Com o objetivo de avaliar a tolerância a metais pesados "in vitro" de estirpes inoculantes (I), isolados de solos contaminados com metais (ISC) e de solos não contaminados (ISNC) de Bradyrhizobium, simbiontes de Enterolobium contortisiliquum (tamboril) e de Acacia mangium (acácia) e de Azorhizobium, simbiontes de Sesbania virgata (sesbânia), foram realizados dois experimentos. No primeiro, dez estirpes e, ou, isolados para cada espécie vegetal foram testados em meio YMA modificado por adição de tampões biológicos (HEPES e MES), suplementado com diferentes concentrações de Cu, Cd e Zn. Cobre e Cd foram testados em concentrações de 0 a 40 mg L-1, para ambos os gêneros, enquanto Zn variou de 0 a 1.000 mg L-1, para Bradyrhizobium, e de 0 a 500 mg L-1, para Azorhizobium. O crescimento de rizóbio nas diferentes concentrações de metais foi avaliado com atribuição de valores para os padrões observados (0 a 5). Os ISC de ambos os gêneros foram mais tolerantes, mas Bradyrhizobium tolerou Zn (800 mg L-1) até duas vezes e Cu (40 mg L-1) até oito vezes mais que Azorhizobium. No segundo experimento, estirpes e isolados tolerantes (T), sensíveis (S) e de tolerância média (TM) a metais selecionados em meio YMA modificado foram estudados em soluções aquosas com diferentes concentrações de Cu (0 a 0,01 mg L-1), Cd e Zn (0 a 1,0 mg L-1). A avaliação do número de células viáveis em soluções de metais foi feita por contagem das unidades formadoras de colônia em 0, 24, 48, 72 e 96 h de incubação, pelo método das diluições sucessivas e inoculação em YMA. Embora as soluções de metais tenham sido mais discriminatórias quanto a tolerância a metais que o meio YMA, estes dois métodos mostraram que: (a) Azorhizobium foi mais sensível que Bradyrhizobium, (b) os ISC de ambos os gêneros foram mais tolerantes do que os ISNC e (c) a ordem de toxidez dos metais foi Cu > Cd > Zn.

Sobrevivência de Bradyrhizobium e Azorhizobium em misturas de solo contaminadas com metais pesados

Estudos foram realizados no Departamento de Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras (MG), no período de novembro/1999 a janeiro/2000, com o objetivo de avaliar a sobrevivência de estirpe e isolados de rizóbio em solo contaminado com metais pesados e verificar a relação entre tolerância do rizóbio a metais pesados em meio de cultura e sua sobrevivência em solo contaminado. Foram utilizados os dois microrganismos mais tolerantes [BR-4406 (estirpe recomendada para Enterolobium spp.) e UFLA-01-457 (isolado de solo contaminado), ambos pertencentes ao gênero Bradyrhizobium ] e os dois mais sensíveis (UFLA-01-486 e UFLA-01-510, isolados de solo contaminado, pertencentes ao gênero Azorhizobium ), todos selecionados de um grupo de 60estirpes/isolados em estudos prévios deste laboratório, em meio de cultura suplementado com metais pesados.Empregaram-se misturas de um Latossolo Vermelho-Escuro (LE) que continham 0, 15 e 45% (v/v) de um Latossolo Vermelho-Amarelo plíntico contaminado com Zn, Cd, Pb e Cu. As misturas de solo contaminado foram inoculadas com 20mL de cultura em YM na fase log das estirpes mencionadas, as quais foram testadas separadamente com três repetições. A avaliação do número de células viáveis no solo, realizada aos 0, 7, 14, 21 e 28dias de incubação, pelo método das diluições sucessivas e inoculação em placas com meio YMA, revelou comportamento diferenciado entre os organismos estudados. O número médio de células que sobreviveram ao final de 28 dias de incubação foi de (em UFCg-1de solo): 10(10,36), 10(10,29) e 10(9,70), para Bradyrhizobium, e 10(9,36), 10(7,54) e 0, para Azorhizobium em misturas de 0, 15 e 45% de solo contaminado, respectivamente. Portanto, houve maior sobrevivência de Bradyrhizobium do que de Azorhizobium , indicando maior tolerância a metais pesados do primeiro gênero.Como Bradyrhizobium foi também mais tolerante "in vitro", os resultados indicam haver relação entre o comportamento em solo contaminado e em meio de cultura com metais pesados.

Características simbióticas e fenotípicas de Azorhizobium doebereinerae, microissimbiote de Sesbania virgata

Foram realizados quatro experimentos em casa de vegetação. O primeiro e o segundo experimentos tiveram por objetivo verificar a capacidade de nodulação e a eficiência simbiótica de Sesbania virgata com estirpes de rizóbio homólogas (isoladas de nódulos da mesma espécie inoculada com amostras de solos da floresta amazônica e do Sudeste brasileiro, identificadas como Azorhizobium doebereinerae) e com estirpes de rizóbio isoladas de outras espécies de leguminosas. No terceiro e quarto experimentos, o objetivo foi analisar se a presença de A. doebereinerae em solos de diferentes ecossistemas, em dois municípios do Sul de Minas Gerais, estava relacionada com a presença de S. virgata. Em todos os experimentos foram adicionados três tratamentos- controle para verificar a ausência de contaminação e adequação das condições experimentais para expressão da eficiência simbiótica, além servirem de referências para comparação dos demais tratamentos. Dois controles foram sem inoculação: um sem nitrogênio mineral e outro em que foi adicionado nitrogênio mineral (35 mg.L-1 N- NH4 NO3). No terceiro controle, foi inoculada a estirpe BR 5401T, recomendada como inoculante para S. virgata e também estirpe tipo de A. doebereinerae. Os tratamentos foram aplicados sete dias após a repicagem das sementes para os frascos de vidro contendo 800 mL de solução nutritiva sem nitrogênio, onde permaneceram durante 50 dias. Objetivou-se, ainda, estudar a diversidade cultural e fenotípica de isolados de A. doebereinerae de solos da Amazônia e dos isolados obtidos nos experimentos III e IV. No primeiro e segundo experimentos, verificou-se que S. virgata somente nodulou quando foi inoculada com estirpes de rizóbio homólogas. No terceiro e quarto experimentos, observou-se que S. virgata nodulou somente com a inoculação de amostras de solos coletadas próximas de S. virgata. Concluiu-se que os isolados de A. doebereinerae de solos da Amazônia e os isolados dos experimentos III e IV, de solos de Minas Gerais, apresentaram alta similaridade simbiótica e fenotípica entre si e com a estirpe BR 5401T e a simbiose entre S. virgata e A. doebereinerae, independentemente da estirpe, foi altamente eficiente.

Crescimento e nodulação de Acacia mangium, Enterolobium contortisiliquum e Sesbania virgata em solo contaminado com metais pesados

Um dos desafios atuais da pesquisa é encontrar plantas e microssimbiontes tolerantes e que possibilitem a revegetação de áreas degradadas por excesso de metais pesados. Este experimento foi realizado no período de agosto a dezembro de 1998, em casa de vegetação do Departamento de Ciência do Solo da UFLA, Lavras (MG), com o objetivo de avaliar a tolerância a metais pesados e a capacidade de estabelecimento de simbiose de rizóbio de diferentes origens com Enterolobium contortisiliquum (tamboril), Acacia mangium (acácia) e Sesbania virgata (sesbânia), em misturas de solos, que continham proporções de solo contaminado (PSC): (0, 15, 30, 45 e 60% v/v) com Zn, Cd, Pb e Cu (18.600, 135, 600 e 596 mg dm-3, extraídos por aqua regia, respectivamente), diluído em Latossolo Vermelho distrófico. Estirpes recomendadas (E) e isolados de solo contaminado (ISC) e de solo não contaminado (ISNC), cuja tolerância a Cu, Cd e Zn foi determinada previamente "in vitro", foram inoculados. O aumento da PSC nas misturas inibiu o crescimento vegetativo, a produção de matéria seca e a nodulação das três espécies. A simbiose tamboril-BR4406 foi a mais tolerante e acácia-BR3617 a mais sensível à contaminação do solo. Os ISC que foram mais tolerantes "in vitro" formaram nódulos eficientes em solo sem contaminação, mas foram ineficientes em solos contaminados. Na PSC 15% (Zn = 750; Cd = 22,1; Pb = 65,1 e Cu = 111 mg dm-3 extraídos por DTPA) a atividade específica da nitrogenase aumentou 5 e 10 vezes em relação ao solo sem contaminação para as simbioses sesbânia-BR5401 e tamboril-BR4406, respectivamente. A tolerância de rizóbio a metais "in vitro" não correspondeu à tolerância da simbiose em solo contaminado.

Tolerância de rizóbios de diferentes procedências ao zinco, cobre e cádmio

Sessenta estirpes/isolados dos gêneros Bradyrhizobium, Rhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium e Azorhizobium, procedentes de diferentes locais (Mata Atlântica, Amazônia, culturas agrícolas e experimentos com metais pesados) e de espécies hospedeiras pertencentes às subfamílias Papilionoideae, Mimosoideae e Caesalpinoideae, foram avaliadas quanto à tolerância a Zn, Cu e Cd em meio YMA modificado pela adição de tampões biológicos (HEPES e MES) e suplementados com Cu (0 a 60 mg L-1), Cd (0 a 60 mg L-1) e Zn (0 a 1.000 mg L-1). Mediante padrões de crescimento atribuídos às culturas nas diferentes concentrações dos metais, avaliaram-se as concentrações máximas toleradas e as doses tóxicas destes metais para redução de crescimento em 25% (DT25) e 50% (DT50). Não houve influência da procedência na concentração máxima de metal tolerada. A ordem de sensibilidade aos metais, considerando-se as concentrações máximas toleradas, foi Azorhizobium > Rhizobium = Mesorhizobium = Sinorhizobium > Bradyrhizobium. A DT25 e a DT50 foram úteis para diferenciarem estirpes/isolados de um mesmo gênero, que atingiram a mesma concentração máxima tolerada a Zn, Cu e Cd. A ordem de toxicidade dos metais estudados foi Cu > Cd > Zn.

Identification and characterization of the two-component NtrY/NtrX regulatory system in Azospirillum brasilense

Two Azospirillum brasilense open reading frames (ORFs) exhibited homology with the two-component NtrY/NtrX regulatory system from Azorhizobium caulinodans. These A. brasilense ORFs, located downstream to the nifR3ntrBC operon, were isolated, sequenced and characterized. The present study suggests that ORF1 and ORF2 correspond to the A. brasilense ntrY and ntrX genes, respectively. The amino acid sequences of A. brasilense NtrY and NtrX proteins showed high similarity to sensor/kinase and regulatory proteins, respectively. Analysis of lacZ transcriptional fusions by the ß-galactosidase assay in Escherichia coli ntrC mutants showed that the NtrY/NtrX proteins failed to activate transcription of the nifA promoter of A. brasilense. The ntrYX operon complemented a nifR3ntrBC deletion mutant of A. brasilense for nitrate-dependent growth, suggesting a possible cross-talk between the NtrY/X and NtrB/C sensor/regulator pairs. Our data support the existence of another two-component regulatory system in A. brasilense, the NtrY/NtrX system, probably involved in the regulation of nitrate assimilation.

Metabolic changes of rhizobia in legume nodules

Bacteria have evolved a wide variety of metabolic strategies to cope with varied environments. Some are specialists and only able to survive in restricted environments; others are generalists and able to cope with diverse environmental conditions. Rhizolbia (e.g. Rhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium and Azorhizobium species) can survive and compete for nutrients in soil and the plant rhizosphere but can also form a beneficial symbiosis with legumes in a highly specialized plant cell environment. Inside the legume-root nodule, the bacteria (bacteroids) reduce dinitrogen to ammonium, which is secreted to the plant in exchange for a carbon and energy source. A new and challenging aspect of nodule physiology is that nitrogen fixation requires the cycling of amino acids between the bacteroid and plant. This review aims to summarize the metabolic plasticity of rhizobia and the importance of amino acid cycling.

Comparação filogenética de genomas de rizóbios por hibridização através de microarray

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)