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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2013.tde-25032013-154749
Document
Author
Full name
Bruna Durante Batista
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2013
Supervisor
Committee
Pizzirani-kleiner, Aline Aparecida (President)
Lacava, Paulo Teixeira
Verdi, Maria Carolina Quecine
Title in Portuguese
Promoção de crescimento em milho (Zea mays L.) por rizobactérias associadas à cultura do guaranazeiro (Paullinia cupana var. sorbilis)
Keywords in Portuguese
Crescimento vegetal
Fertilizantes
GFP
Guaraná
Milho
Rizobactérias
RPCP
Abstract in Portuguese
O uso de fertilizantes minerais nas culturas, inclusive no milho, é uma prática agrícola que provoca danos ambientais e prejuízos econômicos. Uma alternativa promissora, visando melhorar a produtividade e reduzir o uso de fertilizantes, é a utilização de microrganismos benéficos associados às plantas, particularmente as rizobactérias promotoras de crescimento. Essas bactérias vivem na rizosfera e são capazes de colonizar diversos tecidos vegetais, beneficiando o desenvolvimento das plantas através de mecanismos de promoção de crescimento. Na busca por alternativas sustentáveis e mais rentáveis, o presente trabalho teve como objetivo isolar, caracterizar, selecionar e monitorar rizobactérias associadas ao guaranazeiro da Amazônia que possuíssem características promotoras de crescimento vegetal para serem usadas como inoculantes em sementes de milho. Amostras de solo rizosférico de cinco plantas de guaranazeiros foram coletadas e foi realizado o isolamento das rizobactérias. A caracterização molecular foi realizada através do sequenciamento do gene 16S rDNA para análise da diversidade microbiana e identificação das linhagens. Avaliou-se a capacidade das linhagens de produzir ácido indol acético (AIA), fixar nitrogênio atmosférico, solubilizar fosfato inorgânico e de produzir sideróforos. A análise da diversidade microbiana indicou semelhança entre a comunidade bacteriana isolada da rizosfera do guaranazeiro e a do milho encontrada na literatura. Foi observada predominância do filo Proteobacteria, sendo em sua maioria representado pelo gênero Burkholderia. Do total das 101 linhagens obtidas, 89% foram capazes de produzir AIA, 23% fixaram nitrogênio atmosférico, 43% solubilizaram fosfato inorgânico e 24% produziram sideróforos. Cinco linhagens foram selecionadas para o ensaio de promoção de crescimento de milho em casa de vegetação, essas foram identificadas pelo sequenciamento completo do gene 16S rDNA e compuseram os tratamentos como segue: RZ2MS9 - Bacillus sp. (T1), RZ2MS16 - Burkholderia ambifaria (T2) e consórcio (T3) de 5 linhagens (RZ1MS6 - Burkholderia vietnamiensis, RZ1MS11 - Burkholderia sp., RZ2MS9 - Bacillus sp., RZ2MS16 - Burkholderia ambifaria e RZ4MS18 - Delftia acidovorans). As análises estatísticas comprovaram que as linhagens RZ2MS9 (Bacillus sp.) e RZ2MS16 (Burkholderia ambifaria) foram eficientes como promotoras de crescimento em milho, aumentando a altura cerca de 39 e 33%, respectivamente, em relação ao controle, o peso seco da parte aérea cerca de 236 e 114% e do sistema radicular cerca de 248 e 136%, respectivamente, comparado ao controle não inoculado. A linhagem RZ2MS9 (Bacillus sp.) aumentou o conteúdo de Ca nas plantas inoculadas. Para o monitoramento da colonização da bactéria na planta, a linhagem RZ2MS16 (Burkholderia ambifaria) foi transformada com o plasmídio pCM88 e passou a expressar a proteína GFP, sendo possível observar, por microscopia óptica de fluorescência, que, 12 dias após a inoculação na planta, a bactéria encontra-se concentrada no cilindro central da raiz da mesma de onde pode se inserir em algum vaso condutor e colonizar a planta sistematicamente, o que demonstra que a mesma se comporta como endofítica da planta de milho. Assim, fica evidente a importância da exploração de plantas de clima tropical, como o guaranazeiro, como reservatórios de bactérias com enorme potencial biotecnológico. As bactérias estudadas nesse trabalho tem grande potencial para serem utilizadas futuramente como inoculantes.
Title in English
Growth promotion of maize (Zea mays L.) by rhizobacteria associated with the culture of guarana (Paullinia cupana var. sorbilis)
Keywords in English
fertilizers
guarana
maize
PGPR
plant growth
rhizobacteria
Abstract in English
The use of mineral fertilizers on agricultural crops, including maize, is a practice that causes environmental damage and economical losses. A promising alternative, to improve productivity and reduce fertilizer use is the use of benefical microrganisms associated with plants, particulary the growth-promoting rhizobacteria. These bacteria live in the rhizosphere and are capable of colonizing different plant tissues, benefiting plant growth through mechanisms of growth promotion. In the search for sustainable and more profitable alternative, this study aimed to isolate, characterize, monitor and select rhizobacteria associated with Amazonian guarana that possessed characteristics of plant growth promoters for use as inoculants in maize seeds. Rhizosphere soil samples from five guarana plants were collected and the isolation of rhizobacteria was performed. Molecular characterization was performed by sequencing the 16S rDNA for analysis of microbial diversity and identification of strains. It was evaluated the ability of strains to produce indole acetic acid (IAA), fix atmospheric nitrogen, solubilize inorganic phosphate and produce siderophores. The analysis of microbial diversity indicated similarity between the bacterial community isolated from the rhizosphere of guarana and that found in the literature to maize. It was observed predominance of Proteobacteria phylum, being mostly represented by the genus Burkholderia. Of the total 101 strains obtained, 89% were able to produce IAA, 23% fixed atmospheric nitrogen, 43% solubilized inorganic phosphate and 24% produced siderophores. Five strains were selected for testing growth promotion of maize under greenhouse conditions; these were identified by complete sequencing of the 16S rDNA and compose the treatments as follows: RZ2MS9 - Bacillus sp. (T1), RZ2MS16 - Burkholderia ambifaria (T2) and consortium (T3) of 5 strains (RZ1MS6 - Burkholderia vietnamiensis, RZ1MS11 - Burkholderia sp., RZ2MS9 - Bacillus sp., RZ2MS16 - Burkholderia ambifaria and RZ4MS18 - Delftia acidovorans). Statistical analyzes showed that the strains RZ2MS9 (Bacillus sp.) and RZ2MS16 (Burkholderia ambifaria) were effective as growth promoters in maize, increasing the height about 39 and 33%, respectively, compared to control, shoot dry weight about 236 and 114% and root system about 248 and 136%, respectively, compared to uninoculated control. The strain RZ2MS9 (Bacillus sp.) increased Ca content in inoculated plants. For monitoring of colonization of the bacteria in the plant, the strain RZ2MS16 (Burkholderia ambifaria) was transformed with the plasmid pCM88 and passed to express GFP, being possible to observe by fluorescence microscopy that, 12 days after inoculation on the plant, the bacteria is concentrated in the root central cylinder where the same can be inserted into a vessel conductor and consistently colonize the plant, proving the endophytic life style of this strain during maize interaction. Thus, it is clear the importance of tropical plants, like guarana, as reservoirs of bacteria with great biotechnological potential. The evaluated bacteria accessed in this work have great potential to be used in future as inoculants.
 
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Publishing Date
2013-04-05
 
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