Rhizospheric streptomycetes as potential biocontrol agents of Fusarium and Armillaria pine rot and as PGPR for Pinus taeda

Pinus taeda is one of the main timber trees in Brazil, occupying 1.8 million ha with an annual productivity of 25-30 m(3) ha(-1). Another important species is Araucaria angustifolia, belonging to the fragile Rainforest biome, which for decades has been a major source of timber in Brazil. Some diseases that affect the roots and/or the stem of these trees and cause "damping-off" of the seedlings, with economic and environmental losses for the forest sector, are caused by the plant pathogenic fungi Fusarium sp. or Armillaria sp. This research project intended to isolate actinobacteria from the Araucaria rhizosphere, which present an antagonistic effect against these fungi. After the selection of the best pathogen inhibitors, morphologic characteristics, enzyme production, and their effect on the growth of Pinus taeda were studied. The actinobacteria were tested for their antagonistic capacity against Fusarium sp. in Petri plates with PDA as substrate. The inhibition zone was measured after 3, 5, 7, and 10 days. Of all the isolates tested, only two of them maintained inhibition zones up to 4 mm for 10 days. The inhibition of Armillaria sp. was tested in liquid medium and also in Petri dishes through the evaluation of the number of the fungal rhizomorphs in dual culture with the actinobacteria. It was found that all five isolates were able to inhibit the rhizomorph production, with the best performance of the isolate A43, which was capable of inhibiting both fungi, Fusarium and Armillaria. In a greenhouse experiment, the effect of five isolates on the growth of Pinus taeda seedlings was tested. Plant height, stem diameter, root and shoot dry matter were determined. The Streptomyces isolate A43 doubled plant growth. These results may lead to the development of new technologies in the identification of still unknown bacterial metabolites and new management techniques to control forest plant diseases.

Manejo biotecnológico de la rizósfera en soja, maíz y maní: Control de factores bióticos y abióticos

El estudio de las relaciones entre la actividad microbiana en la rizósfera y la sanidad vegetal, así como su vigor, es esencial y básico para desarrollar un mayor rendimiento en el sistema de producción. (...) Objetivo General Dada la necesidad de aumentar la producción de los cultivos para cubrir las necesidades básicas de alimento en el mundo, tanto para destino humano como animal, como así la tendencia a reducir el uso de fertilizantes y pesticidas se propone una serie de investigaciones que permitan, a través del manejo biotecnológico de la rizósfera y exudados radiculares, obtener mayor fijación biológica del nitrógeno asegurando mayor sanidad y crecimiento del vegetal. Las posibilidades de incrementar los rendimientos y sanidad de los cultivos de soja, maíz y maní, haciendo uso de las modernas técnicas biotecnológicas de rizósfera, abren una perspectiva muy importante para la provincia de Córdoba, ya que son innovaciones tecnológicas de primer nivel que se están aplicando en países desarrollados. Objetivos Parciales - Caracterización e identificación de exudados radiculares de leguminosas de importancia regional, en distintas condiciones ambientales. - Efecto de dichos exudados sobre la trascripción de genes "nod" en Bradyrhizobium - Rhizobium. Efecto de los mismos sobre quimiotaxis y proliferación de los de los principales grupos de microorganismos rizosféricos. - Selección de genotipos vegetales con exudados que permitan nodulación en situaciones de estrés. - Identificación y caracterización de dichos perfiles rizosféricos. Determinación de grupos de microorganismos predominantes y su efecto posible para la leguminosa. - Detección de cepas PGPR y NPR que se adapten a los exudados radiculares a los efectos de obtener una rizosfera con población estable, que garantice sanidad y mayor cantidad de sitios receptores para Brady/Rhizobium. - Proyección a otros cultivos regionales.

Estrategias para el mejoramiento de la producción de maní mediante la inoculación de microorganismos biofertilizantes y controladores de enfermedades fúngicas. Strategies to the Improvement of the peanut productivity through of inoculation with microorganism biofertilizers and controllers of fungal diseases.

El cultivo de maní es de gran importancia en la provincia de Córdoba. En los últimos años, la pérdida de rendimiento del cultivo en la región centro debido a la degradación de los suelos, la incidencia de enfermedades causadas por hongos y la erosión hídrica y eólica ha desplazado el área de siembra hacia el sur de la provincia. La hipótesis planteada en este proyecto es que la diversidad de bacterias que habitan la rizósfera y/o los tejidos de maní constituye una fuente para la selección de aquéllos que, por sus propiedades fisiológicas y metabólicas, permitan mejorar el rendimiento del cultivo, actuando como biocontroladores de fitopatógenos o biofertilizantes. Los objetivos propuestos son: 1) Evaluar y caracterizar la actividad antifúngica en una población previamente seleccionada de microorganismos del suelo del área manisera de Córdoba para su utilización en el desarrollo de prácticas sustentables tendientes a optimizar la producción de dicho cultivo mediante funciones biocontroladoras. 2) Seleccionar bacterias nativas nodulantes de maní competitivas y eficientes en la fijación y asimilación de nitrógeno en maní para ser utilizadas como un inoculante potencial. La metodología a utilizar consistirá en ensayos de interacción planta-microorganismos usando técnicas moleculares y bioquímicas. Los estudios sobre el conocimiento de la biodiversidad del suelo en el área manisera aportarán herramientas para una transición hacia una agricultura sustentable, generándose un catálogo de bacterias simbióticas y de vida libre que muestran actividad PGPR y que podrían ser empleadas como biofertilizantes o biocontroladoras de fitopatógenos. Ello podría constituir un importante impulso en la economía regional, la cual se basa principalmente en la explotación agrícola.

Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

Inducción sistémica de la biosintesis de metabolitos secundarios en plantas aromáticas mediada por rizobacterias. Systemic induction of secondary metablolites biosynthesis in aromatic plants by rhizobacteria.

El uso de microorganismos como inoculantes para incrementar la disponibilidad y toma de nutrientes por parte de los cultivos, es una nueva tecnología que ha dado buenos resultados, observándose un incremento en la emergencia, vigor, mayor desarrollo en la parte aérea y de raíces, registrándose aumentos considerables de los rendimientos en cultivos de interés comercial. Esto es debido a que los microorganismos PGPR (Plant Growth promoting rhizobacteria) sintetizan ciertas sustancias reguladoras del crecimiento como giberelinas, citoquininas y auxinas; las cuales estimulan la densidad y longitud de los pelos radicales, aumentando así la cantidad y longitud de las raíces de los vegetales. Así, se incrementa la capacidad de absorción de agua y nutrientes, haciendo que las plantas sean más vigorosas, productivas y tolerantes a condiciones climáticas adversas, como sequías o heladas. Otro factor benéfico es que ciertos microorganismos solubilizan nutrientes poco móviles en el suelo como el caso del fósforo, segundo nutriente, después del nitrógeno en importancia para el crecimiento de los cultivos. Estos microorganismos también tienen una función muy importante en el control natural de agentes patógenos, a través de la inducción del sistema de defensa en las plantas, aumentando su resistencia a enfermedades, a través de la producción de compuestos bacterianos como antibióticos y sideróforos. Los variados mecanismos mediante los cuales la acción PGPR se lleva a cabo no son plenamente conocidos y, por lo tanto, es necesario determinar con precisión su efecto particular en la biología de la planta beneficiada. Las plantas aromáticas y medicinales inoculadas con microorganismos (rizobacterias) registran un incremento en varios parámetros de crecimiento vegetal (peso fresco parte aérea, peso seco de raíz, número de hojas, etc) y en el rendimiento de aceite esencial (AE). El aumento de la síntesis, y la variación de los porcentajes relativos de los componentes principales de AE en plantas aromáticas, como efecto de la inoculación, podría considerarse como una respuesta defensiva de la planta frente a la colonización de microorganismos dado que varios AE poseen propiedades antimicrobianas. El incremento de estos metabolitos también se ha registrado como respuesta frente a la herbivoría. En el presente proyecto se propone dilucidar la existencia de una relación entre las defensas inducidas por rizobacterias con la producción de metabolitos secundarios en plantas aromaticas y medicinales. The use of microorganisms as inoculants to increase the availability and nutrient uptake by crops, is a new technology that has been successfully applied, with an increase in the emergence, vigor, greater development in the shoot and roots, recording significant increases in yields of crop with commercial interest. This is because microorganisms PGPR (Plant Growth Promoting rhizobacteria) synthesize certain growth regulating substances such as gibberellins, cytokinins and auxins, which stimulate the density and length of root hairs, increasing the number and length of roots. Thus, increase the capacity of absorbing water and nutrients, make the plants more vigorous, productive and tolerant to adverse climatic conditions such as drought or frost.Another beneficial factor is that some microorganisms solubilize nutrients mobile in the soil as the case of phosphorus, second nutrient after nitrogen important for plant growth. These organisms also have an important role in the natural control of pathogens through the induction of the plants defense system, increasing their resistance to disease through the production of compounds such as antibiotics and bacterial siderophores. The various mechanisms by which PGPR action takes place are not fully known and therefore it is necessary to accurately determine its particular effect on the biology of the specific plant benefit. Aromatic and medicinal plants inoculated with microorganisms (rhizobacteria) recorded an increase in several parameters of plant growth (shoot fresh weight, root dry weight, leaf number, etc) and essential oil yield (AE). The increase in the biosynthesis, and changes in the relative percentages of the main components of AE in aromatic plants inoculated with rizobacterias, could be regarded as a plant defense response against microbial colonization, since several AE have antimicrobial properties. The increase of these metabolites have also been recorded as a response to herbivory.

Caracterización de las interacciones allium cepa - microorganismos beneficiosos y generación de estrategias de bajo impacto ambiental para el manejo sustentable de enfermedades de cebolla causadas por hongos de suelo.

La cebolla es una de las hortalizas más importantes a nivel mundial y uno de los principales rubros dentro de las exportaciones de hortalizas frescas de Argentina. Las pérdidas causadas por enfermedades por hongos de suelo constituyen una limitación en la productividad de este cultivo. El rol de las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) en protección biológica contra patógenos ha sido ampliamente descripto en diferentes sistemas vegetales. En la última década, un particular interés ha sido enfocado a la comprensión y el estudio de los mecanismos de defensa de las plantas. Sin embargo, los procesos de bioprotección durante la interacción entre estos microorganismos benéficos y diversos patógenos aún son escasamente abordados a niveles moleculares y fisiológicos. Las vías de señalización en las plantas han sido propuestas como actores importantes en los mecanismos de control biológico de enfermedades. Numerosos estudios han demostrado la complejidad de los cambios transcripcionales que ocurren en una planta durante la colonización de raíces por PGPR, remarcando que un mejor conocimiento de los eventos moleculares desencadenados resultaría en una profunda comprensión del potencial bioprotector de estos microorganismos beneficiosos presentes en el suelo. Por otro lado, la creciente necesidad de disminuir el impacto ambiental que implica el uso masivo de productos químicos para el control de plagas en general (patógenos, artrópodos y malezas) en cultivos ha direccionado los esfuerzos hacia el desarrollo de estrategias capaces de minimizar el efecto nocivo que los compuestos químicos pueden tener sobre el ecosistema, contribuyendo de esta manera a la sustentabilidad de la agricultura. Es por lo expuesto que este proyecto nos planteamos el objetivo de general conocimientos útiles para desarrollar herramientas que permitan ejecutar estrategias de manejo de hongos de suelo patógenos para cultivos de cebolla, utilizando el biocontrol como medio de bajo impacto ambiental.

Molecular basis and regulation of insect pathogenicity in plant-beneficial pseudomonads

Les bactéries du genre Pseudomonas ont la capacité étonnante de s'adapter à différents habitats et d'y survivre, ce qui leur a permis de conquérir un large éventail de niches écologiques et d'interagir avec différents organismes hôte. Les espèces du groupe Pseudomonas fluorescens peuvent être facilement isolées de la rhizosphère et sont communément connues comme des Pseudomonas bénéfiques pour les plantes. Elles sont capables d'induire la résistance systémique des plantes, d'induire leur croissance et de contrer des phytopathogènes du sol. Un sous-groupe de ces Pseudomonas a de plus développé la capacité d'infecter et de tuer certaines espèces d'insectes. Approfondir les connaissances sur l'interaction de ces bactéries avec les insectes pourraient conduire au développement de nouveaux biopesticides pour la protection des cultures. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre la base moléculaire, l'évolution et la régulation de la pathogénicité des Pseudomonas plante-bénéfiques envers les insectes. Plus spécifiquement, ce travail a été orienté sur l'étude de la production de la toxine insecticide appelée Fit et sur l'indentification d'autres facteurs de virulence participant à la toxicité de la bactérie envers les insectes. Dans la première partie de ce travail, la régulation de la production de la toxine Fit a été évaluée par microscopie à épifluorescence en utilisant des souches rapportrices de Pseudomonas protegens CHA0 qui expriment la toxine insecticide fusionnée à une protéine fluorescente rouge, au site natif du gène de la toxine. Celle-ci a été détectée uniquement dans l'hémolymphe des insectes et pas sur les racines des plantes, ni dans les milieux de laboratoire standards, indiquant une production dépendante de l'hôte. L'activation de la production de la toxine est contrôlée par trois protéines régulatrices dont l'histidine kinase FitF, essentielle pour un contrôle précis de l'expression et possédant un domaine "senseur" similaire à celui de la kinase DctB qui régule l'absorption de carbone chez les Protéobactéries. Il est donc probable que, durant l'évolution de FitF, un réarrangement de ce domaine "senseur" largement répandu ait contribué à une production hôte-spécifique de la toxine. Les résultats de cette étude suggèrent aussi que l'expression de la toxine Fit est plutôt réprimée en présence de composés dérivés des plantes qu'induite par la perception d'un signal d'insecte spécifique. Dans la deuxième partie de ce travail, des souches mutantes ciblant des facteurs de virulence importants identifiés dans des pathogènes connus ont été générées, dans le but d'identifier ceux avec une virulence envers les insectes atténuée. Les résultats ont suggéré que l'antigène O du lipopolysaccharide (LPS) et le système régulateur à deux composantes PhoP/PhoQ contribuent significativement à la virulence de P. protegens CHA0. La base génétique de la biosynthèse de l'antigène O dans les Pseudomonas plante-bénéfiques et avec une activité insecticide a été élucidée et a révélé des différences considérables entre les lignées suite à des pertes de gènes ou des acquisitions de gènes par transfert horizontal durant l'évolution de certaines souches. Les chaînes latérales du LPS ont été montrées comme vitales pour une infection des insectes réussie par la souche CHA0, après ingestion ou injection. Les Pseudomonas plante-bénéfiques, avec une activité insecticide sont naturellement résistants à la polymyxine B, un peptide antimicrobien modèle. La protection contre ce composé antimicrobien particulier dépend de la présence de l'antigène O et de la modification du lipide A, une partie du LPS, avec du 4-aminoarabinose. Comme les peptides antimicrobiens cationiques jouent un rôle important dans le système immunitaire des insectes, l'antigène O pourrait être important chez les Pseudomonas insecticides pour surmonter les mécanismes de défense de l'hôte. Le système PhoP/PhoQ, connu pour contrôler les modifications du lipide A chez plusieurs bactéries pathogènes, a été identifié chez Pseudomonas chlororaphis PCL1391 et P. protegens CHA0. Pour l'instant, il n'y a pas d'évidence que des modifications du lipide A contribuent à la pathogénicité de cette bactérie envers les insectes. Cependant, le senseur-kinase PhoQ est requis pour une virulence optimale de la souche CHA0, ce qui suggère qu'il régule aussi l'expression des facteurs de virulence de cette bactérie. Les découvertes de cette thèse démontrent que certains Pseudomonas associés aux plantes sont de véritables pathogènes d'insectes et donnent quelques indices sur l'évolution de ces microbes pour survivre dans l'insecte-hôte et éventuellement le tuer. Les résultats suggèrent également qu'une recherche plus approfondie est nécessaire pour comprendre comment ces bactéries sont capables de contourner ou surmonter la réponse immunitaire de l'hôte et de briser les barrières physiques pour envahir l'insecte lors d'une infection orale. Pour cela, les futures études ne devraient pas uniquement se concentrer sur le côté bactérien de l'interaction hôte-microbe, mais aussi étudier l'infection du point de vue de l'hôte. Les connaissances gagnées sur la pathogénicité envers les insectes des Pseudomonas plante-bénéfiques donnent un espoir pour une future application en agriculture, pour protéger les plantes, non seulement contre les maladies, mais aussi contre les insectes ravageurs. -- Pseudomonas bacteria have the astonishing ability to survive within and adapt to different habitats, which has allowed them to conquer a wide range of ecological niches and to interact with different host organisms. Species of the Pseudomonas fluorescens group can readily be isolated from plant roots and are commonly known as plant-beneficial pseudomonads. They are capable of promoting plant growth, inducing systemic resistance in the plant host and antagonizing soil-borne phytopathogens. A defined subgroup of these pseudomonads evolved in addition the ability to infect and kill certain insect species. Profound knowledge about the interaction of these particular bacteria with insects could lead to the development of novel biopesticides for crop protection. This thesis thus aimed at a better understanding of the molecular basis, evolution and regulation of insect pathogenicity in plant-beneficial pseudomonads. More specifically, it was outlined to investigate the production of an insecticidal toxin termed Fit and to identify additional factors contributing to the entomopathogenicity of the bacteria. In the first part of this work, the regulation of Fit toxin production was probed by epifluorescence microscopy using reporter strains of Pseudomonas protegens CHAO that express a fusion between the insecticidal toxin and a red fluorescent protein in place of the native toxin gene. The bacterium was found to express its insecticidal toxin only in insect hemolymph but not on plant roots or in common laboratory media. The host-dependent activation of Fit toxin production is controlled by three local regulatory proteins. The histidine kinase of this regulatory system, FitF, is essential for the tight control of toxin expression and shares a sensing domain with DctB, a sensor kinase regulating carbon uptake in Proteobacteria. It is therefore likely that shuffling of a ubiquitous sensor domain during the evolution of FitF contributed to host- specific production of the Fit toxin. Findings of this study additionally suggest that host-specific expression of the Fit toxin is mainly achieved by repression in the presence of plant-derived compounds rather than by induction upon perceiving an insect-specific signal molecule. In the second part of this thesis, mutant strains were generated that lack factors previously shown to be important for virulence in prominent pathogens. A screening for attenuation in insect virulence suggested that lipopolysaccharide (LPS) O-antigen and the PhoP-PhoQ two-component regulatory system significantly contribute to virulence of P. protegens CHAO. The genetic basis of O-antigen biosynthesis in plant-beneficial pseudomonads displaying insect pathogenicity was elucidated and revealed extensive differences between lineages due to reduction and horizontal acquisition of gene clusters during the evolution of several strains. Specific 0 side chains of LPS were found to be vital for strain CHAO to successfully infect insects by ingestion or upon injection. Insecticidal pseudomonads with plant-beneficial properties were observed to be naturally resistant to polymyxin B, a model antimicrobial peptide. Protection against this particular antimicrobial compound was dependent on the presence of O-antigen and modification of the lipid A portion of LPS with 4-aminoarabinose. Since cationic antimicrobial peptides play a major role in the immune system of insects, O-antigenic polysaccharides could be important for insecticidal pseudomonads to overcome host defense mechanisms. The PhoP-PhoQ system, which is well-known to control lipid A modifications in several pathogenic bacteria, was identified in Pseudomonas chlororaphis PCL1391 and P. protegens CHAO. No evidence was found so far that lipid A modifications contribute to insect pathogenicity in this bacterium. However, the sensor kinase PhoQ was required for full virulence of strain CHAO suggesting that it additionally regulates the expression of virulence factors in this bacterium. The findings of this thesis demonstrate that certain plant-associated pseudomonads are true insect pathogens and give some insights into how these microbes evolved to survive within and eventually kill the insect host. Results however also point out that more in-depth research is needed to know how exactly these fascinating bacteria manage to bypass or overcome host immune responses and to breach physical barriers to invade insects upon oral infection. To achieve this, future studies should not only focus on the bacterial side of the microbe-host interactions but also investigate the infection from a host-oriented view. The knowledge gained about the entomopathogenicity of plant-beneficial pseudomonads gives hope for their future application in agriculture to protect plants not only against plant diseases but also against insect pests.

Evidências de indução de resistência sistêmica à ferrugem do eucalipto mediada por rizobactérias promotoras do crescimento de plantas

A indução de resistência sistêmica mediada por rizobactérias promotoras do crescimento de plantas foi avaliada para a ferrugem do eucalipto (Eucalyptus spp.) causada por Puccinia psidii. Para isso, mudas com cerca de 80 dias de idade, previamente enraizadas em substrato tratado com diferentes isolados de rizobactérias foram inoculadas com uma suspensão de inóculo de P. psidii ajustada para 2 x 10(4) urediniósporos/ml. As plantas inoculadas foram mantidas em câmara de nevoeiro com nebulização intermitente a 25 ºC, no escuro por 24 h, e posteriormente transferidas para câmara de crescimento a 22 ºC, com fotoperíodo de 12 h e intensidade luminosa de 40 mmoles.s-1.m-2. Utilizou-se um delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições, cada uma delas com quatro plantas. Após 13 dias da inoculação, avaliaram-se número médio de pústulas/folha, número de uredínias/amostra e número médio de esporos produzidos/uredínia. Os isolados FL2 e MF4 foram eficientes na redução da severidade da ferrugem. Além disso, o tratamento das mudas com rizobactérias, apenas uma semana antes da inoculação, com P. psidii foi menos eficiente em reduzir a severidade da doença do que o tratamento em que foram utilizadas mudas produzidas em substrato previamente rizobacterizadas, ou seja, com 80 dias. Estes resultados indicam que estes isolados de rizobactérias podem induzir maior resistência a doenças foliares diminuindo a necessidade de aplicação de fungicidas e otimizando a produção de mudas clonais de eucalipto.

Compatibilidade e efeito da mistura de isolados de rizobactérias na indução do enraizamento e crescimento de clones de eucalipto

Com vistas ao desenvolvimento de um produto biológico à base de rizobactérias promotoras do crescimento de plantas, este trabalho objetivou avaliar a compatibilidade e o efeito da mistura de isolados de rizobactérias pré-selecionados na indução do enraizamento e crescimento de clones de eucalipto. A compatibilidade entre os isolados de rizobactérias foi determinada por antibiograma nos meios de cultivo de Kado e Heskett e em meio B de King, enquanto o efeito da mistura de isolados foi avaliado por meio da aplicação dos isolados, individualmente ou em misturas, em substrato de enraizamento, empregando-se a mesma proporção de inóculo dos co-inoculantes. Em 64% das possíveis combinações entre dois isolados, não se constataram reações de incompatibilidade. Os isolados VC2 e CIIb foram os mais compatíveis. De forma geral, não se observou sinergia entre misturas de isolados compatíveis, assim como também não ocorreu, geralmente, redução na eficiência da mistura de isolados incompatíveis.

Efeito de rizobabactérias sobre o enraizamento e crescimento de clones de eucalipto em diferentes condições de propagação clonal

Objetivou-se, com este trabalho, avaliar a eficiência de isolados de rizobactérias sobre o enraizamento e crescimento de clones de eucalipto sob diferentes condições de propagação clonal. Os resultados evidenciaram que os incrementos em enraizamento e em biomassa radicular variaram de acordo com o isolado de rizobactéria e o clone de eucalipto, não sendo observado efeito deletério em nenhuma das combinações testadas. O ganho médio no enraizamento e biomassa radicular foi de 20,4 e 73,0%, respectivamente. Para enraizamento, o isolado mais promissor foi o S2 e na biomassa radicular, os isolados S1 e S2.

Microbiolização e interação entre rizobactérias promotoras do crescimento e clones de eucalipto

Os objetivos deste trabalho foram avaliar métodos de microbiolização e estudar a interação entre isolados de rizobactérias e clones de eucalipto. Analisaram-se três métodos de microbiolização: a) Adição de suspensão de rizobactérias a 10(8) ufc/mL no substrato (0,2 mL/cc); b) Imersão de miniestacas na mesma suspensão de inóculo; e c) Combinação dos dois tratamentos (a e b). Empregaram-se um clone híbrido de eucalipto (Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla) e isolados de rizobactérias (3918, FL2 e S1). Depois de 25 dias do estaqueamento, avaliaram-se o índice de enraizamento, a biomassa radicular e da parte aérea e a incidência de doenças. Em geral, não houve diferença entre os métodos de microbiolização, e todos os isolados aumentaram o enraizamento, a biomassa radicular e o controle biológico de Cylindrocladium spp. Em outro experimento, os resultados indicaram interação entre clones de eucalipto e isolados de rizobactérias para enraizamento e biomassa radicular.

Potencial de rizobactérias no crescimento de mudas de sibipiruna (caesalpinia peltophoroides BENTH)

Este trabalho objetivou avaliar o potencial de isolados de rizobactérias na germinação de sementes e no crescimento de mudas de sibipiruna (Caesalpinia peltophoroides). Testaram-se os isolados pré-selecionados para eucalipto, Ca, FL2, MF2, MF4, RC3, R1, 3918, S1, S2 e CIIB. Para tanto, amostras de substrato à base de vermiculita e casca de arroz carbonizada (1:1) foram tratados com 5 mL de uma suspensão de cada isolado (OD540= 0,2 A)/ tubete de 55 cc de capacidade, correspondendo a cerca de 10 ufc/mL. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC) com cinco repetições por tratamento, com 20 sementes cada. Aos 40 dias, avaliaram-se a porcentagem de germinação e a massa seca de raízes e da parte aérea. Verificou-se aumento significativo em matéria seca de raiz e da parte aérea para todos os isolados de rizobactérias testados, em relação à testemunha. Todos os isolados proporcionaram aumento significativo na germinação, à exceção do 3918 e CIIB que não diferiram da testemunha. Entre os isolados testados, quatro destacaram-se como os mais promissores (FL2, MF4, MF2 e CIIB). Os resultados obtidos mostram ganhos significativos na produção de mudas, sem nenhum ajuste no manejo ou na estrutura do viveiro. Além desse ganho direto, pode-se ter um melhor aproveitamento da estrutura física dos viveiros, ao se diminuir o tempo de formação das mudas, reduzindo-se o custo de produção.

Soil microorganisms and their role in the interactions between weeds and crops

The competition between weeds and crops is a topic of great interest, since this interaction can cause heavy losses in agriculture. Despite the existence of some studies on this subject, little is known about the importance of soil microorganisms in the modulation of weed-crop interactions. Plants compete for water and nutrients in the soil and the ability of a given species to use the available resources may be directly affected by the presence of some microbial groups commonly found in the soil. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are able to associate with plant roots and affect the ability of different species to absorb water and nutrients from the soil, promoting changes in plant growth. Other groups may promote positive or negative changes in plant growth, depending on the identity of the microbial and plant partners involved in the different interactions, changing the competitive ability of a given species. Recent studies have shown that weeds are able to associate with mycorrhizal fungi in agricultural environments, and root colonization by these fungi is affected by the presence of other weeds or crops species. In addition, weeds tend to have positive interactions with soil microorganisms while cultures may have neutral or negative interactions. Competition between weeds and crops promotes changes in the soil microbial community, which becomes different from that observed in monocultures, thus affecting the competitive ability of plants. When grown in competition, weeds and crops have different behaviors related to soil microorganisms, and the weeds seem to show greater dependence on associations with members of the soil microbiota to increase growth. These data demonstrate the importance of soil microorganisms in the modulation of the interactions between weeds and crops in agricultural environments. New perspectives and hypotheses are presented to guide future research in this area.

Physiological potential of rice seeds treated with rhizobacteria or the insecticide thiamethoxam

Development of new technologies, aiming at increasing productivity in different crops, involves constant research on the effectiveness and application of these techniques in seed treatment. In this study, it was aimed at evaluating physiological potential of rice seeds treated with plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) (strains DFs185, DFs223, DFs306, DFs416), or with two dosages of the insecticide thiamethoxam. The variables assessed were: germination (G); first count of germination (FCG); cold test (CT); length of seedlings aerial parts (LAP), root system (LRS), and total length (TL); emergence speed index (ESI); emergence (E), at 14 days; and dry phytomass (DP). Treatments have had a positive effect on percentage of G, FCG and E. The strain DFs185 has promoted increase in percentage emergence, for five of the six lots assessed. The variables: LAP; LRS; TL; ESI; and DP have undergone low or none influence of treatments; and there has been no toxic effect of rhizobacteria or insecticide thiamethoxam. In the cold test, a negative effect of treatments has been detected. Seed treatment with rhizobacteria, as well as with thiamethoxam, improve quality of low quality rice seeds. The strain DFs185 is promising for treating rice seeds, once it stimulates seed germination and emergence.

Effect of planting methods and cyanobacterial inoculants on yield, water productivity and economics of rice cultivation

The impact of two crop planting methods and of the application of cyanobacterial inoculants on plant growth, yield, water productivity and economics of rice cultivation was evaluated with the help of a split plot designed experiment during the rainy season of 2011 in New Delhi, India. Conventional transplanting and system of rice intensification (SRI) were tested as two different planting methods and seven treatments that considered cyanobacterial inoculants and compost were applied with three repetitions each. Results revealed no significant differences in plant performance and crop yield between both planting methods. However, the application of biofilm based BGA bio-fertiliser + 2/3 N had an overall positive impact on both, plant performance (plant height, number of tillers) and crop yield (number and weight of panicles) as well as on grain and straw yield. Higher net return and a higher benefit-cost ratio were observed in rice fields under SRI planting method, whereas the application of BGA + PGPR + 2/3 N resulted in highest values. Total water productivity and irrigation water productivity was significantly higher under SRI practices (5.95 and 3.67 kg ha^(-1) mm^(-1)) compared to practices of conventional transplanting (3.36 and 2.44), meaning that using SRI method, water saving of about 34 % could be achieved and significantly less water was required to produce one kg of rice. This study could show that a combination of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in conjunction with BGA and 2/3 dose of mineral N fertiliser can support crop growth performance, crop yields and reduces overall production cost, wherefore this practices should be used in the integrated nutrient management of rice fields in India.