Endophytic rhizobia in sugarcane (RB92579) intercropped with grain legumes in soil with a long history of sugarcane exploitation

Autor: SILVA, Sueide Karina da
Přispěvatelé: FREITAS, Ana Dolores Santiago de, ROUWS, Luc Felicianus Marie, LEITE, Jakson, FRACETTO, Felipe José Cury, ARRUDA, Emilia Cristina Pereira de, FERNANDES JÚNIOR, Paulo Ivan
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE
Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)
instacron:UFRPE
Popis: Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2022-09-27T12:38:21Z No. of bitstreams: 1 Sueide Karina da Silva.pdf: 44277941 bytes, checksum: 5c6a9558edcba5ee36369d6f5c8326f5 (MD5) Made available in DSpace on 2022-09-27T12:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sueide Karina da Silva.pdf: 44277941 bytes, checksum: 5c6a9558edcba5ee36369d6f5c8326f5 (MD5) Previous issue date: 2022-08-01 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Rhizobia are bacteria known to infect legume roots, forming nodules, where these organisms can fix atmospheric nitrogenmore efficiently than the diazotrophic bacteria that colonize grasses. Several works report the presence of rhizobia inside the roots of grasses, as well as occur in sugarcane. It is not known whether these organisms have beneficial functions for plants, but if they can act as growth-promoting bacteria, the association with grassy rhizobia may represent a great possibility for the development of technologies based on bioinputs, or on more independent management of chemical fertilizers for the culture. The results obtained so far suggest that rhizobia and other non-nodulating bacteria phylogenetically related to them represent a group of microorganisms that should be better studied, regarding their application to cultures of the Poaceae family. The objective of this work was to prospect and characterize populations of rhizobia associated with the most used variety of sugarcane in Northeast Brazil, cultivated in soil with a long history of sugarcane exploitation, and to evaluate the effect of intercropping with nodulating legumes on these populations, through isolation, followed by genetic and functional characterization. An experiment was set up in the municipality of Carpina-PE, Zona da Mata de Pernambuco. The treatments were distributed in randomized blocks with four replications, representing by single crop and the intercropping of sugarcane with different species of grain-producing legumes (cowpea, peanut, and soybean). At 5 months after sugarcane planting, non-lignified roots were collected, which were macerated in saline solution and the suspension product was used as an inoculant in bait plant trials, using the same legumes of the consortia. The isolates obtained from the formed nodules were genetically characterized, through 16S rRNA sequencing, and phenotypically in YMA medium. The isolates were tested for their ability to promote growth and biomass production and to change morphoanatomical parameters of sugarcane roots, in a pre-sprouted seedling inoculation experiment of legume growth in a greenhouse experiment. In the first trial with bait plants, nodules were only formed in cowpea inoculated with the suspension prepared from the roots of sugarcane cultivated in consortium with that legume. Results indicated the lack of rhizobia populations capable of nodulating soybeans and peanuts in sugarcane tissues, as well as demonstrating that cowpea cultivation was necessary to stimulate the presence of their microsymbionts in grass roots, probably by stimulating populations naturally established into the soil. These nodules generated a collection of 20 authenticated rhizobia, with low phenotypic and genetic diversity, with 4 isolates classified as Bradyrhizobium and 7 as Rhizobium. Among all the isolates in the collection, 55% solubilized calcium phosphate and all were capable of producing AIA. The thickness of the canopy, cortex, and vascular system, as well as the density and length of root hairs in the sugarcane root were positively influenced by inoculation. Rizóbios são bactérias conhecidas por infectar raízes de leguminosas, formando nódulos onde fixam o N atmosférico de maneira mais eficiente que as bactérias diazotróficasque colonizam as gramíneas. Diversos trabalhos relatam a presença de rizóbios no interior das raizes de gramíneas, assim como a cana-de-açúcar. Não se sabe se esses organismos exercem funções benéficas para as plantas, mas, se forem capazes de atuar como bactérias promotoras de crescimento, essa associação rizóbios-gramíneas pode representar uma possibilidade de desenvolvimento de tecnologias baseadas em bioinsumos, ou em manejos mais independentes de fertilizantes químicos. Os resultados obtidos até o momento sugerem que rizóbios e outras bactérias não nodulantes filogeneticamente relacionadas com eles representam um grupo de micro-organismos que deve ser mais bem estudado no sentido da sua aplicação para culturas da família Poaceae. O objetivo deste trabalho foi prospectar e caracterizar populações de rizóbios associados à variedade de cana-de-açúcar RB 92579, a mais utilizada no Nordeste do Brasil, cultivada em solo com longo histórico de exploração canavieira, e avaliar o efeito do consórcio dessa gramínea com leguminosas nodulantes sobre essas populações, por meio de isolamento, seguido de caracterização genética e funcional. Foi montado um experimento no município de Carpina-PE, Zona da Mata de Pernambuco, com tratamentos distribuídos em blocos casualizados com quatro repetições, representando o cultivo solteiro e o consórcio da cana-de-açúcar com diferentes espécies de leguminosas produtoras de grãos (feijão-caupi, amendoim e soja). Aos 5 meses após o plantio da cana foi realizada a coleta de raízes jovens, que foram maceradas em solução salina, onde o produto suspenso foi utilizado como inoculante em ensaios de plantas iscas, utilizando as mesmas leguminosas dos consórcios. Os isolados obtidos a partir dos nódulos formados foram caracterizados geneticamente, por meio do sequenciamento do 16S rRNA, e fenotipicamente em meio Yeast mannitol agar (YMA). Os isolados foram testados quanto à capacidade de promoção de crescimento, produção de biomassa e de alterar parâmetros morfoanatômicos de raízes da cana-de-açúcar, em experimento de inoculação de mudas pre-brotadas. Também foi testada a capacidade dos isolados em promover a promoção de crescimento de leguminosas, em experimento em casa de vegetação. No primeiro ensaio com plantas-iscas, só houve formação de nódulos em feijão-caupi inoculado com a suspensão preparada a partir das raízes de cana cultivada em consórcio com esta leguminosa. Este resultado indica a inexistência de populações de rizóbios com capacidade de nodular a soja e o amendoim nos tecidos da cana, além da necessidade do cultivo do feijão-caupi para estimular a presença de seus microssimbiontes nas raízes da gramínea, provavelmente por estimular as populações naturalmente estabelecidas no solo. Esses nódulos geraram uma coleção de 20 rizóbios autenticados, com baixa diversidade fenotípica e genética, sendo 4 isolados classificados como Bradyrhizobium e 7 como Rhizobium. Entre todos os isolados da coleção, 55% solubilizaram fosfato de cálcio e todos foram capazes de produzir ácido indolacético. A espessura do velame, do córtex e do sistema vascular, bem como a densidade e comprimento de pêlos radiculares da raiz da cana-deaçúcar foram influenciados positivamente com a inoculação. Dessa forma, a inoculação com rizóbios provenientes de raiz de cana-de-açúcar é promissora para um cultivo mais sustentável da cana-de-açúcar.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: