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.

Differential binding of peanut agglutinin with lipopolysaccharide of homologous and heterologous Rhizobium

To establish the crucial role of lipopolysaccharide in the initial recognition event of symbiotic peanut-Rhizobium system the ability of various surface polysaccharides isolated from Bradyrhizobium arachis to inhibit the precipitin reaction between peanut agglutinin and asialoganglioside: deoxycholate (1:1) micelles was estimated. It was compared with that of nonsymbiotic systems e.g. Bradyrhizobium japonicum, Bradyrhizobium ciceris and Escherichia coli. Peanut agglutinin was found to interact more strongly with the lipopolysaccharide of Bradyrhizobium arachis than the exopolysaccharide or capsular polysaccharide. The inhibitory capacity of lipopolysaccharides from homologous and heterologous Bradyrhizobium as measured in terms of the concentration necessary for 50 percent inhibition of precipitin reaction were 1428, 500, 410, and 277 times less than that of lactose for Bradyrhizobium arachis, B. japonicum, B. ciceris and Escherichia coli, respectively. These results support that host lectin peanut agglutinin can recognize homologous Bradyrhizobium lipopolysaccharide by virtue of its binding specificity of higher magnitude.

慢生大豆根瘤菌与竞争结瘤相关的lrp基因的克隆

通过对重组质粒 pGXN30 0中的 2 .3kbEcoRI片段测序分析发现 ,其中含有一完整的lrp基因和部分 putA基因 ,与King等报道的B .japonicum的lrp基因DNA序列有 88%同源性。应用Tn5gusA5定位诱变的方法获得了gusA基因表达的根瘤菌lrp基因突变体GX2 0 10 8。植株试验表明 ,突变株结瘤时间明显推迟 ,竞争结瘤能力也显著下降

慢生型大豆根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)聚羟丁酸合成酶基因(phbC)突变体的构建及其特性

通过转座子Tn5诱变和同源重组 ,构建了BradyrhizobiumjaponicumUSDA110聚羟丁酸合成酶基因 (phbC)突变体 .序列测定确定了转座子插入的精确位置 ,所获得的 4个转座子诱变的质粒其Tn5插在 phbC基因内两个相距仅 9bp的位点 .被Southern和PCR证实的突变体菌株仍能产生相当于野生型菌株 12 .97%～ 2 5 .10 %的PHB ,并且在突变体和野生型菌株总DNA杂交图上都呈现出一条约 5kb的阳性带 ,推测在B .japonicum基因组中存在不止一个聚羟丁酸合成酶基因 .图 3表 4参 17

慢生型大豆根瘤菌染色体的16kbEcoRⅠDNA片段的亚克隆测序分析

亚克隆测序分析发现 ,在 Bradyrhizobium japonicum的 GX2 0 1菌株染色体的 1 6kb Eco R DNA区段上含有一个与 put A基因同源的基因的 ORF30 54( Open Reading Frame) .该基因 ORF长 30 54bp,在核苷酸水平上与已报道的 put A基因有 94 %一致性 .其推断性的编码产物在氨基酸水平上与 put A编码产物脯氨酸脱氢酶 ( Pro DH)有 95%一致性 .利用 Tn5gus A5诱变的方法获得了该同源基因的标记置换突变体 ,该突变体在液体培养基 ( YMA)中的生长速率比野生菌株慢

Classificacao taxonomica, baseada na caracterizacao molecular, das estirpes de rizobio recomendadas para a culturas da soja e do feijoeiro.

As culturas da soja [Glycine max (L.) Merril] e do feijoeiro (Phaseolus vulgaris) sao de grande importancia economica e social para o Brasil e ambas podem ser capazes de suprir suas necessidades do nutriente nitrogenio pela simbiose com bacterias da familia Rhizobiaceae. Para garantir a maximizacao do processo biologico, porem, deve-se proceder a inoculacao das sementes com estirpes de rizobio eficientes e competitivas, recomendadas pela pesquisa. No Brasil, sao comercializadas, anualmente, cerca de 13 milhoes de doses de inoculantes, sendo 99% destinadas a cultura da soja. Neste trabalho, determinou-se a posicao taxonomica das estirpes de rizobio recomendadas comercialmente para as duas culturas por duas tecnicas, o RFLP-PCR da regiao correspondente ao 16S rRNA (regiao conservada entre bacterias mas suficientemente variavel e carregando informacoes que permitem a determinacao das relacoes filogeneticas entre bacterias) e o sequenciamento parcial dos genes desta regiao. O sequenciamento parcial permitiu definir que duas das estirpes recomendadas para a cultura da soja, SEMIA 587 e SEMIA 5019, pertencem a especie Bradyrhizobium elkanii e as duas outras, SEMIA 5079 e SEMIA 5080, a especie B. japonicum. As duas estirpes recomendadas para a cultura do feijoeiro, SEMIA 4077 e SEMIA 4080, pertencem a especie Rhizobium tropici. As sequencias obtidas para essas estirpes foram depositadas no banco mundial de genes.

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.) - Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.) interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial) pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i) parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii) macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura) y suelos (arcilloso y arenoso) y (iii) laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i) Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii) El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii) La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.)- Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.)interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial)pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i)parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii)macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura)y suelos (arcilloso y arenoso)y (iii)laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i)Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii)El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii)La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.

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.

Variabilidade de isolados de estirpes de Bradyrhizobium ssp recomendadas para a cultura da soja

A produção da soja em escala comercial tem sido viabilizada técnica e economicamente, entre outros fatores, devido a fixação biológica do N2 por estirpes de Bradyrhizobium que podem suprir a demanda de nitrogênio desta leguminosa. No entanto, a variabilidade existente nas estirpes de Bradyrhizobium spp recomendadas para inoculação da soja tem comprometido o processo simbiótico. Variantes espontâneos isolados a partir das estirpes de B. japonicum (SEMIA 5079 e SEMIA 5080) e B. elkanii (SEMIA 587 e SEMIA 5019) foram avaliados quanto ao desempenho simbiótico (eficiência, nodulação em diferentes hospedeiros e competitividade), indução de clorose foliar em diferentes hospedeiros, morfologia colonial, habilidade de metabolização de carboidratos e tolerância à salinidade em diferentes temperaturas de incubação. Nas etapas de eficiência simbiótica e competitividade foi usada a cultivar de soja BR-16 e na avaliação da nodulação e indução de clorose foliar foram usados os seguintes hospedeiros: soja (Glycine max) (cultivares Clark e Peking), caupi (Vigna unguiculata) e guandu (Cajanus cajan). A caracterização genotípica foi realizada através da reação em cadeia da polimerase (PCR), com os oligonucleotídeos iniciadores BOX A 1-R, ERIC e RP01 Os resultados obtidos demonstraram que variantes e estirpes originais diferem quanto a características fenotípicas, e que diferenças nos perfis eletroforéticos de DNA analisados através da amplificação com os oligonucleotídeos iniciadores testados, evidenciaram a variabilidade genética presente entre as estirpes originais e os variantes selecionados. A cultivar de soja Clark, assim como caupi e guandu foram susceptíveis à rizobiotoxina produzida por estirpes e variantes de B. elkanii. Embora não se tenha verificado diferenças na nodulação em diferentes hospedeiros quando variantes ou estirpes de B. japonicum e B. elkanii foram inoculados em soja, caupi e guandu, foi observado uma simbiose eficiente para a soja (cultivares BR 16, Clark e Peking). A partir da variabilidade existente nas estirpes SEMIA 587, SEMIA 5019, SEMIA 5079 e SEMIA 5080 foram selecionados variantes eficientes e competitivos quanto à fixação de N2 em soja.

Inoculação de soja em solo submetido a diferentes sistemas de manejo

A soja (Glycine max) destaca-se pela importância econômica e pela capacidade de associação simbiótica com bactérias (Bradyrhizobium spp e Sinorhizobium spp) fixadoras do dinitrogênio. O benefício da fixação biológica do nitrogênio (FBN) é potencializado pela inoculação. Entretanto, a resposta à inoculação depende de fatores bióticos e abióticos, que variam de acordo com o sistema de manejo do solo. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a resposta à inoculação e reinoculação da soja, além da sobrevivência e a competitividade das estirpes de B. elkanii (SEMIA 587 e SEMIA 5019) e de B. japonicum (SEMIA 5079 e SEMIA 5080) em diferentes sistemas de manejo do solo. O experimento, com diferentes sistemas de manejo do solo, foi iniciado em 2000, a partir de campo nativo, sendo avaliado nos anos agrícolas de 2000/2001 e 2002/2003. Os tratamentos consistiram de adubação orgânica, mineral e adubação mineral com irrigação, todos utilizando sistemas de preparo plantio direto, plantio reduzido e plantio convencional, com ou sem inoculação. Foram avaliados o teor de nitrogênio mineral do solo, o número e a massa de nódulos, a massa e o nitrogênio total do tecido da parte aérea e a produção dos grãos, além da ocupação nodular pelas estirpes inoculadas, avaliadas por soroaglutinação. A inoculação avaliada promoveu um aumento médio na produção de grãos de 200 kg ha-1 em 2000/2001 e a reinoculação de 125 kg ha-1 na parcela irrigada em 2002/2003. Teores de nitrogênio mineral do solo acima de 12 mg kg-1 determinaram redução no número e massa de nódulos. As estirpes SEMIA 587 e 5019 apresentaram maior sobrevivência e competitividade. As SEMIA 5079 e 5080 demonstraram maior dependência da inoculação. Os dados obtidos mostram que a sobrevivência e competitividade das estirpes são características pouco influenciadas pelo sistema de manejo do solo.

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.

Short communication: Resazurin reducing time as an indicator of Bradyrhizobium viable cell count

A method based on the use of resazurin (RSZ) is described to determine the number of viable Bradyrhizobium japonicum cells in culture medium. The observation of RSZ reduction can be done spectrophotometrically or visually. B. japonicum strains behaved differently when the reducing time was considered. This methodology can be used to determine the number of viable cells during the liquid culture stage of inoculant production.