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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2010.tde-20102010-105528
Document
Author
Full name
Carlos Marcelo Ribeiro
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2010
Supervisor
Committee
Cardoso, Elke Jurandy Bran Nogueira (President)
Andreote, Fernando Dini
Azevedo, Lucas Carvalho Basilio de
Title in Portuguese
Isolamento, seleção e caracterização de rizobactérias com potencial para promoção do crescimento em Araucaria angustifolia
Keywords in Portuguese
Bactérias
Crescimento vegetal
Florestas
Fungos fitopatogênicos
Pinheiro
Rizosfera.
Abstract in Portuguese
A Araucaria angustifolia é uma espécie vegetal de vital importância para a manutenção da Floresta Ombrófila Mista (Floresta de Araucária), ecossistema no qual ocorre naturalmente. A araucária apresenta elevado valor sócio-econômico e ambiental e, devido à intensa exploração predatória a que foi submetida, hoje se encontra criticamente ameaçada de extinção. A destruição dessa preciosa espécie vegetal ocasionaria graves consequências ao ecossistema, que poderiam envolver a redução da diversidade de inúmeros animais, plantas e micro-organismos, os quais estão intimamente associados e apresentam grande dependência de A. angustifolia. Pesquisas envolvendo particularmente a caracterização de rizobactérias promotoras do crescimento de plantas (RPCP), nunca foram realizadas em A. angustifolia. Assim, o objetivo do presente estudo foi realizar o isolamento, a seleção e a caracterização de rizobactérias com potencial de promoção do crescimento e biocontrole de fungos fitopatogênicos em A. angustifolia. Os isolados obtidos foram selecionados quanto à capacidade para a promoção do crescimento por meio da produção de ácido indolacético (AIA), solubilização de fosfato inorgânico, produção de fosfatases, fixação assimbiótica de N2, este último através da análise de acúmulo total de nitrogênio em meio de cultura e análise de redução do acetileno (ARA). Também foram selecionadas rizobactérias através da avaliação de mecanismos indiretos de ação, como produção de sideróforos e antagonismo a Fusarium oxysporum, Cylindrocladium candelabrum e C. pteridis, fitopatógenos de espécies arbóreas. Os isolados mais promissores foram caracterizados através da análise do perfil de ácidos graxos da membrana celular (FAME), BOX-PCR e sequenciamento parcial do gene 16S rRNA. Foram isoladas 97 rizobactérias, sendo submetidas aos testes fenotípicos. Todos os isolados apresentaram ao menos uma característica positiva para os mecanismos de promoção do crescimento avaliados, excetuando-se a produção de quitinases. Dentre os isolados obtidos, 18 produziram AIA, 27 foram capazes de solubilizar fosfato inorgânico, 37 foram positivos para sideróforos e 83 foram hábeis produtores de fosfatases. Com relação à fixação assimbiótica de N2, 20 isolados foram positivos para a formação de película em meio de cultura livre de nitrogênio, no entanto, nenhum diferiu significativamente do controle, sem nitrogênio, quando analisado o acúmulo deste elemento em meio de cultura. Por outro lado, 3 isolados foram capazes de reduzir acetileno a etileno. Quarenta e cinco isolados formadores de endósporos apresentaram antagonismo a F. oxysporum. Os isolados B4, B15, B27, B35, B36, B42 e RISP2, caracterizados como Bacillus spp., destacaram-se como bons antagonistas aos fitopatógenos avaliados. Também foi verificada a presença de estirpes com múltiplos mecanismos de ação. A análise genotípica dos isolados mais promissores através da técnica de BOX-PCR apresentou a formação de dois grandes grupos, expressando nitidamente o agrupamento dos isolados formadores de endósporo. A técnica FAME e o sequenciamento do gene 16s rRNA concordaram em caracterizar os melhores isolados como pertencentes às famílias Bacillaceae (9 isolados), Enterobacteriaceae (11) e Pseudomonadaceae (1). Até onde sabemos, este é o primeiro estudo a relacionar a espécie Ewingella americana a diversos mecanismos de promoção do crescimento. Osresultados obtidos demonstram grande potencial de aplicabilidade dessas rizobactérias como biofertilizantes e no controle biológico de fitopatógenos em A. angustifolia.
Title in English
Isolation, selection and characterization of rhizobacteria with potential for growth promotion in Araucaria angustifolia
Keywords in English
Bacteria
Forests
Phytopathogenic fungi
Pine
Plant growth
Rhizosphere.
Abstract in English
Araucaria angustifolia is a plant species of vital importance for the maintenance of the Mixed Ombrophylous Forest (Araucaria Forest) ecosystem in which it occurs naturally. Araucaria has a high socio-economic and environmental value, and due to its intense predatory exploitation, it is critically endangered. The destruction of this precious plant species would cause serious consequences to the ecosystem, which could involve a reduction of the diversity of many animals, plants and microorganisms, which are closely associated and reveal a great dependence on A. angustifolia. Studies involving plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) and their characterization have never before been performed in A. angustifolia. The objective of this study was to isolate, select and characterize rhizobacteria with potential for growth promotion and biocontrol of plant pathogenic fungi in A. angustifolia. The isolates were selected by means of their potential to produce indole acetic acid (IAA), to solubilize inorganic phosphate, to produce phosphatase, and for asymbiotic N2 fixation. The latter was estimated by analyzing the accumulation of nitrogen in the culture medium and by the acetylene reduction assay (ARA). Rhizobacteria were also selected through the evaluation of indirect action mechanisms such as siderophore production and antagonism to Fusarium oxysporum, Cylindrocladium candelabrum and C. pteridis, all pathogens of trees. The most promising isolates were characterized by analyzing the fatty acid methyl ester (FAME), by BOX-PCR and partial sequencing of the 16S rRNA gene. Ninety seven rhizobacteria were isolated and subjected to the phenotypic tests. All isolates presented at least one positive feature, characterizing them as potential PGPR, except for the production of chitinases. Among these isolates, 18 produced IAA, 27 were able to solubilize inorganic phosphate, 37 were positive for siderophores and 83 were phosphatases producers. Regarding the asymbiotic N2 fixation, 20 isolates were effective in the pellicle formation in nitrogen free culture medium, however, none differed significantly from the control, when analyzed for the accumulation of N in the culture medium. Furthermore, three isolates were able to reduce acetylene to ethylene. Forty five isolates were endospore formers and antagonistic to F. oxysporum. The isolates B4, B15, B27, B35, B36, B42 and RISP2, characterized as Bacillus spp. stood out as good antagonists of the evaluated plant pathogens. We also observed the presence of strains with multiple mechanisms of action. Genotypic analysis of the most promising isolates by the BOX-PCR technique showed the formation of two major groups, expressing clearly the grouping of isolates forming endospores. Both techniques, FAME and PCR, resulted in the same grouping of the most effective isolates as belonging to Bacillaceae (9 isolates), Enterobacteriaceae (11) and Pseudomonadaceae (1). As far as we know, this is the first study to include the bacterium Ewingella americana among the PGPR. The results demonstrate a potential application of these rhizobacteria as biofertilizers and for biological control of plant pathogens in A. angustifolia.
 
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Carlos_Ribeiro.pdf (2.36 Mbytes)
Publishing Date
2010-11-16
 
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