Assessment of cowpea rhizobium diversity in Cerrado areas of northeastern Brazil

Abstract

In order to contribute for the optimization of biological nitrogen fixation (BNF) associated with cowpea in Cerrado areas in the Northeast region of Brazil, this work aimed to analyze the diversity of rhizobial populations in eight areas of Cerrado, during a soybean and rice-cowpea rotation. Morphological traits (mucous production and colony morphology), genotypic analyzes (ARDRA 16S) and intrinsic resistance to antibiotics were determined for a collection of isolates captured using cowpea as a host-plant. The morphological data showed a inverse correlation (p < 0.05) between the number of legume (soybean and cowpea) crops, according to the history of each area, and rhizobium diversity, estimated by the Shannon-Weaver index. ARDRA data showed that native Cerrado areas were exclusively colonized by Bradyrhizobium elkanii, corroborating previous data. In the areas where legumes were grown, we observed two distinct situations: where soybean only were grown, a high proportion of B. japonicum was found, and where soybean and cowpea were grown, we observed more B. elkanii. The analysis of antibiotic resistance revealed five different profiles. High percentage of antibiotic resistant Bradyrhizobium spp. isolates were found in the areas cultivated for a long time, whereas the native area and areas with a few crops had fewer resistant strain. There was an inverse relationship between intrinsic antibiotic resistance and rhizobial diversity, while the last decreases as more legume crops are introduced into the area, the former increases, suggesting that the presence of legumes may provide ecological conditions to select specific rhizobium groups, which acquire competitiveness traits and become successfully established.

Promoção do crescimento vegetal e diversidade genética de bactérias isoladas de nódulos de feijão-caupi

“…No Cerrado do sudoeste piauiense, o feijão-caupi tem sido explorado há mais de dez anos, mas há pouca informação sobre a diversidade e a eficiência de BFNNL nativas em simbiose com essa cultura (Zilli et al, 2004;Martins, 2011), e ainda não há conhecimento de pesquisas, nesses agroecossistemas, sobre as RPCPs nativas. Assim, torna-se importante o estudo das BFNNL e das RPCPs da região, para o conhecimento taxonômico e a seleção de estirpes eficientes na FBN ou em outros processos promotores do crescimento vegetal.…”

“…Em razão da ocupação acelerada do Cerrado piauiense para exploração agrícola intensiva, nos últimos anos, a maior preocupação tem sido a interferência dos sistemas de cultivo nos atributos químicos e físicos do solo (Pragana et al, 2012). No entanto, são poucos os trabalhos que avaliam a função e a diversidade dos microrganismos edáficos que ocorrem nesses agroecossistemas (Zilli et al, 2004;Martins, 2011).…”

“…Diante disto, têm sido realizados estudos da diversidade dessas bactérias (Zilli et al, 2004;Moreira, 2006;Guimarães et al, 2012), de suas relações ecológicas e da seleção de estirpes eficientes (Lima et al, 2005), com vistas à região também são adaptadas a condições de estresse, como altas temperaturas.…”

Characterization of indigenous rhizobia from Caatinga

“…In recent years the classification of these microorganisms had been carried out with polyphasic taxonomic approaches, which aggregates phenotypic, genotypic and phylogenetic information (14,17,30,33,34). The studies that involve phenotypic and genetic characterization of rhizobial strains are important to elucidate relationships among these strains.…”

Nodulação e eficiência da fixação do N2 em feijão-caupi por efeito da taxa do inóculo

“…No Brasil, a prática da inoculação com bactérias diazotróficas capazes de realizar a fixação biológica de nitrogênio (FBN) para a cultura do feijão-caupi não é muito utilizada, em razão de os solos conterem elevada população de rizóbios nativos capazes de nodular a cultura (Zilli et al, 2004;Soares et al, 2006;Leite et al, 2009;Zilli et al, 2009a), gerando respostas inconsistentes com relação a essa prática de manejo. Essa variabilidade de reposta à inoculação pode estar relacionada com a baixa especificidade para nodulação do feijão-caupi, como também à densidade e habilidade competitiva de rizóbios nativos.…”