Produtividade da soja em resposta à aplicação de Molibdênio e inoculação com Bradyrhizobium japonicum

A soja em simbiose com Bradyrhizobium japonicum é capaz de ter a sua exigência de N satisfeita com a fixação biológica de N2 (FBN). Entretanto, a FBN é afetada pela deficiência Mo, visto que este nutriente faz parte da enzima nitrogenase responsável pelo processo. Foi realizado um experimento, em condição de campo, em Latossolo Vermelho eutroférrico, no município de Palotina, PR, com o objetivo de avaliar o tratamento de sementes com Mo, inoculação de B. japonicum e adubação foliar de Mo na produtividade da soja. Os tratamentos foram quatro doses de Mo (0, 40, 80 e 160 g ha-1) aplicadas em adubação foliar e tratamento com aplicação nas sementes de 40 g ha-1 de Mo, combinados com e sem inoculação com B. japonicum. Não foram observados efeitos estatísticos significativos do tratamento de sementes com Mo, inoculação de B. japonicum e adubação foliar de Mo na produtividade da soja. Não foram obtidas diferenças significativas entre os tratamentos, obtendo-se tendência apra ganho de produtividade apenas com aplicação foliar de 80 g ha-1 de Mo e tratamento de sementes com 40 g ha-1.

An overview of the metabolic differences between Bradyrhizobium japonicum 110 bacteria and differentiated bacteroids from soybean (Glycine max) root nodules: an in vitro 13C- and 31P-nuclear magnetic resonance spectroscopy study.

Bradyrhizobium japonicum is a symbiotic nitrogen-fixing soil bacteria that induce root nodules formation in legume soybean (Glycine max.). Using (13)C- and (31)P-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, we have analysed the metabolite profiles of cultivated B. japonicum cells and bacteroids isolated from soybean nodules. Our results revealed some quantitative and qualitative differences between the metabolite profiles of bacteroids and their vegetative state. This includes in bacteroids a huge accumulation of soluble carbohydrates such as trehalose, glutamate, myo-inositol and homospermidine as well as Pi, nucleotide pools and intermediates of the primary carbon metabolism. Using this novel approach, these data show that most of the compounds detected in bacteroids reflect the metabolic adaptation of rhizobia to the surrounding microenvironment with its host plant cells.

An overview of the metabolic differences between Bradyrhizobium japonicum 110 bacteria and differentiated bacteroids from soybean (Glycine max) root nodules: An in vitro 13C-and 31P-nuclear magnetic resonance spectroscopy study

Bradyrhizobium japonicum is a symbiotic nitrogen-fixing soil bacteria that induce root nodules formation in legume soybean (Glycine max.). Using 13C- and 31P-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, we have analysed the metabolite profiles of cultivated B.japonicum cells and bacteroids isolated from soybean nodules. Our results revealed some quantitative and qualitative differences between the metabolite profiles of bacteroids and their vegetative state. This includes in bacteroids a huge accumulation of soluble carbohydrates such as trehalose, glutamate, myo-inositol and homospermidine as well as Pi, nucleotide pools and intermediates of the primary carbon metabolism. Using this novel approach, these data show that most of the compounds detected in bacteroids reflect the metabolic adaptation of rhizobia to the surrounding microenvironment with its host plant cells.

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.

Análise comparativa das seqüências de genes da ilha simbiótica entre Bradyrhizobium elkanii e Bradyrhizobium japonicum

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Further Studies of the Role of Cyclic β-Glucans in Symbiosis. An ndvC Mutant of Bradyrhizobium japonicum Synthesizes Cyclodecakis-(1→3)-β-Glucosyl1

The cyclic β-(1→3),β-(1→6)-d-glucan synthesis locus of Bradyrhizobium japonicum is composed of at least two genes, ndvB and ndvC. Mutation in either gene affects glucan synthesis, as well as the ability of the bacterium to establish a successful symbiotic interaction with the legume host soybean (Glycine max). B. japonicum strain AB-14 (ndvB::Tn5) does not synthesize β-glucans, and strain AB-1 (ndvC::Tn5) synthesizes a cyclic β-glucan lacking β-(1→6)-glycosidic bonds. We determined that the structure of the glucan synthesized by strain AB-1 is cyclodecakis-(1→3)-β-d-glucosyl, a cyclic β-(1→3)-linked decasaccharide in which one of the residues is substituted in the 6 position with β-laminaribiose. Cyclodecakis-(1→3)-β-d-glucosyl did not suppress the fungal β-glucan-induced plant defense response in soybean cotyledons and had much lower affinity for the putative membrane receptor protein than cyclic β-(1→3),β-(1→6)-glucans produced by wild-type B. japonicum. This is consistent with the hypothesis presented previously that the wild-type cyclic β-glucans may function as suppressors of a host defense response.

Multidimensional cluster stability analysis from a Brazilian Bradyrhizobium sp RFLP/PCR data set

The taxonomy of the N(2)-fixing bacteria belonging to the genus Bradyrhizobium is still poorly refined, mainly due to conflicting results obtained by the analysis of the phenotypic and genotypic properties. This paper presents an application of a method aiming at the identification of possible new clusters within a Brazilian collection of 119 Bradryrhizobium strains showing phenotypic characteristics of B. japonicum and B. elkanii. The stability was studied as a function of the number of restriction enzymes used in the RFLP-PCR analysis of three ribosomal regions with three restriction enzymes per region. The method proposed here uses Clustering algorithms with distances calculated by average-linkage clustering. Introducing perturbations using sub-sampling techniques makes the stability analysis. The method showed efficacy in the grouping of the species B. japonicum and B. elkanii. Furthermore, two new clusters were clearly defined, indicating possible new species, and sub-clusters within each detected cluster. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Receptor for Fc on the surfaces of schistosomes

Schistosoma mansoni masks its surface with adsorbed host proteins including erythrocyte antigens, immunoglobulins, major histocompatibility complex class I, and beta (2)-microglobulin (beta (2)m), presumably as a means of avoiding host immune responses, How this is accomplished has not been explained. To identify surface receptors for host proteins, we biotinylated the tegument of live S, mansoni adults and mechanically transformed schistosomula and then removed the parasite surface with detergent, Incubation of biotinylated schistosome surface extracts witt l human immunoglobulin G (IgG) Fc-Sepharose resulted in purification of a 97-kDa protein that was subsequently identified as paramyosin (Pmy), using antiserum specific for recombinant Pmy, Fc also bound recombinant S. mansoni Pmy and native S. japonicum Pmy, Antiserum to Pmy decreased the binding of Pmy to Fc-Sepharose, and no proteins bound after removal of Pmy from extracts. Fluoresceinated human Fe bound to the surface, vestigial penetration glands, and nascent oral cavity of mechanically transformed schistosomula, and rabbit anti-Pmy Fab fragments ablated the binding of Fc to the schistosome surface, Pmy coprecipitated with host IgG from parasite surface extracts, indicating that complexes formed on the parasite surface as well as in vitro. Binding of Pmy to Fe was not inhibited by soluble protein A, suggesting that Pmy does not bind to the region between the CH2 and CH3 domains used by many other Fc-binding proteins. beta (2)m did not bind to the schistosome Fc receptor (Pmy), a finding that contradicts reports from earlier workers but did bind to a heteromultimer of labeled schistosomula surface proteins, This is the first report of the molecular identity of a schistosome Fc receptor; moreover it demonstrates an additional aspect of the unusual and multifunctional properties of Pmy from schistosomes and other parasitic flatworms.

Sensibilidade de estirpes de Bradyrhizobium ao glyphosate

A aplicação do glyphosate sobre a soja resistente a este herbicida pode causar prejuízos à simbiose com o rizóbio. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sensibilidade ao herbicida glyphosate de três estirpes de Bradyrhizobium recomendadas para a produção de inoculantes de sementes de soja no Brasil. Avaliou-se o efeito das concentrações de 0,0; 5,4; 10,8; 21,6 e 43,2 µg L-1 do ingrediente ativo do glyphosate [N-(fosfonometil) glicina] no meio YM líquido sobre o crescimento de B. japonicum (estirpe SEMIA 5079) e de B. elkanii (estirpe SEMIA 5019 e estirpe SEMIA 587), por meio de leituras das densidades óticas e geração de curvas de crescimento. As reduções de crescimento na presença da menor concentração do glyphosate foram de 18% para SEMIA 5079, 29% para SEMIA 5019 e de 35% para SEMIA 587, sendo, de modo geral, quanto maior a concentração do herbicida no meio de cultura maior a inibição do crescimen­to. As estirpes apresentaram sensibilidade diferencial somente às concentrações mais baixas do glyphosate; nesse caso, foi possível determinar a seguinte ordem de sensibilidade: SEMIA 587 > SEMIA 5019 > SEMIA 5079. Essa sensibilidade diferencial é dependente da concentração do herbicida, pois na presença de 43,2 µg L-1 todas as estirpes tiveram seu crescimento severamente reduzido, não havendo diferença entre elas.

Introdução, estabelecimento e adaptação de Bradirrizóbios simbiontes da soja em a solos brasileiros.

Rizóbios microssimbiontes da soja; Introdução de estirpes nos solos brasileiros; Adaptação das estirpes de B. japonicum / B. elkanii aos solos brasileiros; Competitividade das estirpes de B elkanii SEMIA 587 e 29 W; Competitividade das estirpes do sorogrupo SEMIA 566 de B. japonicum; Variabilidade nas estirpes de Bradyrhizobium após a introdução nos solos brasileiros; Transferência horizontal de genes entre estirpes inoculantes e rizóbios indígenas ou naturalizados nos solos brasileiros.

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.

Eficiência e competitividade de variantes espontâneos isolados de estirpes de Bradyrhizobium spp recomendadas para a cultura da soja (Glycine max)

O cultivo sucessivo de soja inoculada numa mesma área proporcionou a adaptação de uma população de rizóbios, que podem não ser tão eficientes quanto à capacidade de fixação de N2, mas apresentam alta competitividade, dificultando a introdução de novas estirpes mais eficientes. Com a finalidade de avaliar o desempenho simbiótico (eficiência e competitividade) de variantes espontâneos isolados de estirpes de B. japonicum (SEMIA 5079 e SEMIA 5080) e B. elkanii (SEMIA 587 e SEMIA 5019), realizou-se um experimento em casa de vegetação onde os variantes foram inoculados isoladamente e em diferentes combinações entre os variantes e uma estirpe comprovadamente mais competitiva (SEMIA 587 ou SEMIA 5019) a partir da adição de inóculos mistos (1/1; v/v) no cultivar de soja BR-16. Por meio da avaliação das variáveis analisadas (nodulação, produção de matéria de seca da parte aérea, N total acumulado na parte aérea e ocupação nodular), foi possível constatar que o determinante da maior eficiência em tratamentos co-inoculados não foi a ocupação nodular de determinada estirpe ou variante presente no inóculo, mas, sim, o tipo de interação (sinérgica ou antagônica) predominante no tratamento co-inoculado e que é possível selecionar variantes eficientes e competitivos para a cultura da soja a partir de estirpes parentais que já apresentam características desejáveis para utilização em inoculantes comerciais.

Especificidade hospedeira de variantes Bradyrhizobium spp em soja (cvs peking e clark), caupi e guandu

A expansão da cultura da soja evidenciou uma alta especificidade hospedeira, requerendo a pesquisa de novas estirpes que apresentassem capacidade de nodular a soja e bom potencial de competição com a população de rizóbios naturalizada nos solos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a especificidade hospedeira de variantes isolados de estirpes de Bradyrhizobium spp quanto à nodulação e eficiência relativa de fixação de N2 atmosférico em soja (cvs peking e clark), caupi e guandu. O experimento foi realizado sob condições controladas em câmara de crescimento por meio de testes de variantes de B. japonicum e B. elkanii e suas respectivas estirpes originais quanto à habilidade de nodular soja, caupi e guandu. A colheita foi realizada aos 35 dias, sendo avaliada a nodulação (número, peso dos nódulos secos), produção de matéria seca na parte aérea, eficiência relativa de fixação de N2 atmosférico. Os variantes e estirpes de Bradyrhizobium spp nodularam Glycine max (cultivares BR-16, Clark e Peking), Vigna unguiculata e Cajanus cajan, contudo, apenas para Glycine max a interação rizóbio-leguminosa demonstrou eficiência simbiótica significativa.

Influence of fungicide seed treatment on soybean nodulation and grain yield

Biological N2 fixation is a major factor contributing to the increased competitiveness of Brazilian soybeans on the international market. However, the contribution of this process may be limited by adverse conditions to symbiotic bacteria, such as fungicide seed treatments. This study aimed to evaluate the effects of the fungicides carbendazim + thiram and carboxin + thiram on soybean nodulation, plant growth and grain yield. Two field experiments were carried out in the Cerrado region of the State of Roraima, in a soil with a low organic matter content and no soybean bradyrhizobia. In 2005, seeds were treated with fungicide carbendazim + thiram and commercial inoculants containing the Bradyrhizobium elkanii strains SEMIA 5019 and SEMIA 587 and B. japonicum strains SEMIA 5079 and SEMIA 5080. In 2006, soybean seeds were treated with the fungicides carbendazim + thiram or carboxin + thiram and inoculated separately with each one of the four strains. The plants were evaluated for number of nodules and dry weight, shoot dry weight and total N accumulated in shoots 35 days after plant emergence, while grain yield and N grain content were determined at harvest. Both fungicides reduced soybean nodulation, especially in the presence of B. elkanii strains. The fungicide carbendazim + thiram reduced nodulation by about 50 % and grain yield by more than 20 % (about 700 kg ha-1), in the treatment inoculated with of strain SEMIA 587.

Efeitos do glifosato sobre microrganismos simbiotróficos de soja, em meio de cultura e casa de vegetação

Os efeitos do herbicida Roundup, formulado à base de glifosato, foram avaliados sobre três estirpes de Bradyrhizobium elkanii (BR 29, INPA 80A e INPA 553A), e uma de B. japonicum (BR 86), e sobre três espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) (Gigaspora margarita, Glomus etunicatum e Scutellospora heterogama), em meios de cultivo com concentrações crescentes do herbicida (0 a 454 µmol L-1); foram também avaliados os efeitos sobre a nodulação e micorrização da soja, em casa de vegetação, em solo que recebeu, antes da semeadura, doses do herbicida equivalentes a 1,25 até 10 L ha-1. O Roundup mostrou-se inibitório ao crescimento de Bradyrhizobium spp. e aos fungos em meio de cultura, e esse efeito foi crescente com o aumento das concentrações aplicadas, tendo variado em razão das espécies ou estirpes avaliadas. No entanto, a inibição in vitro só ocorreu em concentrações muito superiores à dose recomendada para aplicações no campo. As estirpes BR 29, INPA 553A e INPA 80A mostraram-se mais tolerantes ao glifosato, em relação à estirpe BR 86. O efeito do herbicida sobre a germinação e o crescimento dos tubos germinativos dos esporos dos FMA foi diferenciado, tendo sido observada inibição decrescente de G. etunicatum para S. heterogama e G. margarita. A aplicação do herbicida ao solo, antes da semeadura, até a dose equivalente a 10 L ha-1 não influenciou na nodulação e na colonização micorrízica da soja.