Fixação biológica de nitrogênio em cana-de-açúcar inoculada com bactérias diazotróficas

Abstract

Fixação biológica de nitrogênio em cana-de-açúcar inoculada com bactérias diazotróficas Alice de Sousa CassetariTese apresentada para obtenção do título de Doutora em Ciências. RESUMO Fixação biológica de nitrogênio em cana-de-açúcar inoculada com bactérias diazotróficasO processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) é a principal forma de entrada de nitrogênio (N) em ecossistemas naturais e é intermediado por microorganismos diazotróficos simbióticos ou de vida livre. A produção de biofertilizantes com bactérias diazotróficas é a principal alternativa ao uso de fertilizantes nitrogenados solúveis. Apesar da simbiose Rhizobium-leguminosas ser eficiente em promover o crescimento das plantas, a inoculação de bactérias diazotróficas em gramíneas vem apresentando resultados questionáveis, principalmente devido à baixa eficiência e incompatibilidade entre os atuais inoculantes bacterianos e as plantas. Os biofertilizantes para gramíneas utilizam bactérias endofíticas as quais desenvolvem interações pouco conhecidas com as plantas. Uma possibilidade para melhorar a eficiência da FBN em gramíneas é a aplicação de bactérias epifíticas de menor seletividade em relação às bactérias endofíticas. Os objetivos deste trabalho foram isolar novos genótipos de bactérias diazotróficas da filosfera de bambu da Mata Atlântica, verificar seu potencial biotecnológico in vitro e avaliar sua eficiência agronômica como biofertilizante em cana-de-açúcar em casa-de-vegetação. Foram obtidos 120 isolados bacterianos os quais foram caracterizados morfológica e filogenéticamente. Com relação ao potencial biotecnológico, 48 isolados bacterianos apresentaram resposta positiva nos testes in vitro de redução de acetileno (ARA) e para produção in vitro de ácido indol-3-acético (AIA) na presença de L-triptofano. Desses 48 isolados, 50% apresentaram capacidade de solubilizar fosfato de cálcio, 8% de produzir quitinases, 16% de produzir ACC desaminase e 17% de produzir sideróforos. O sequenciamento do gene rRNA 16S indicou que 75% dos isolados da filosfera de bambu foram similares à classe Gammaproteobacteria (Proteobacteria), e a família Enterobacteriaceae. Dentre eles, 32% dos isolados apresentaram sequências similares a Klebsiella sp. e 2% foram similares a Serratia e Enterobacter. Das 48 sequências analisadas, 37% delas não foram classificadas quanto ao gênero, podendo então representar novos gêneros ou espécies. Dez isolados contendo o gene nifH foram selecionados para experimentos de eficiência agronômica em casa-de-vegetação usando bactérias inoculadas via pulverização foliar ou encapsuladas em micro-esferas de alginato e associados a diferentes níveis de adubação nitrogenada. A inoculação por meio de pulverização nas folhas de cana-de-açúcar resultou em aumento significativo de massa seca de parte aérea e concentração de N na parte aérea das plantas na sua fase inicial de desenvolvimento. A maior taxa de fixação nas folhas inoculadas foi observada sete dias após a inoculação no tratamento sem adição de N mineral. A inoculação no sol...

Caracterização de bactérias diazotróficas assimbióticas cultiváveis associadas à filosfera e serapilheira de espécies arbóreas da floresta Amazônica

“…Existem vários estudos que realizaram triagens para encontrar micro-organismos promissores para susbtituir a adubação nitrogenada e/ou promover o crescimento das plantas (AMBROSINI;PASSAGLIA, 2017;CELADOR-LERA et al, 2016, CASSETARI, 2015SOUZA, 2017). No entanto, a aplicação prática desses micro-organismos ainda é restrita.…”

“…O pH e a intensidade de luz também podem influenciar na atividade da nitrogenase em cianobactérias, tendo sido demonstrado que a atividade máxima para essas diazotróficas foi atingida em pH 9 e alta intensidade luminosa (SOLTANI et al, 2006). Cassetari (2015) selecionou alguns isolados com base nos testes in vitro, e mostrou que esses isolados melhoraram o desenvolvimento de cana-de-açúcar, em casa-de-vegetação. Rangjaroen et al (2015) aplicaram os isolados bacterianos selecionados em cultivar de arroz comercial in vivo, e mostraram que os isolados também melhoraram o desenvolvimento de arroz.…”

“…A FBN assimbiótica pode ocorrer no solo, serapilheira e nas superfícies das plantas (REED; CLEVENLAND; TOWNSEND, 2008), incluído a filosfera (RIGONATO et al, 2016). Diazotróficos assimbióticos podem apresentam maior vantagem adaptativa em relação aos simbióticos, devido a menor especificidade em sua interação com a planta, o que pode favorecer seu emprego na agricultura como inoculantes (CASSETARI, 2015).…”

“…Quando este regulador está presente, a expressão do gene ipdC em algumas espécies de bactérias é maior(SPAEPEN;REMANS, 2007).Várias espécies de bactérias diazotróficas podem sintetizar AIA (PEDRAZA, 2016). Já foi relatada a síntese de AIA pelos gêneros Pseudomonas (MARATHE et al, 2017), Bacillus (PANT; AGRAWAL, 2014), Agrobacterium, Arthrobacter, Azospirillum (SINGH, 2015), Acinetobacter, Enterobacter, Pantoea e Burkholderia (SILVA et al, 2016).Efeitos positivos de bactérias diazotróficas epifiticas produtoras de AIA sobre o crescimento de cana-de-açúcar, milho e tomateiro já foram relatados(CASSETARI, 2015;…”

“…SOUZA, 2017). Essas descobertas mostram a capacidade de bactérias diazotróficas isoladas da filosfera em estimular o crescimento das plantas não só pela fixação de nitrogênio, mas também pela síntese de AIA(CASSETARI, 2015;SOUZA, 2017) Schultz et al (2014). mostraram que a inoculação de bactérias diazotróficas melhorou o rendimento de cana-deaçúcar, mas que o efeito não foi devido à FBN, sugerindo que os benefícios do inoculante para a cana-de-açúcar podem ser provenientes do efeito da promoção de crescimento pela síntese de AIA.…”