Rhizosphere bacterial and fungal communities of healthy and wilted pepper (Capsicum annuum L.) in an organic farming system / Comunidades bacterianas e fúngicas da rizosfera de pimentão sadio e murcho(Capsicum annuum L.) em sistema de cultivo orgânico

ABSTRACT: Rhizosphere microorganisms play an important role in the growth and health of plants. Around the world, diverse soil-borne pathogens attack Capsicum annuum causing significant damage and economic losses. This study determined whether the diversity and composition of microbial communities in the rhizosphere soil of C. annuum plants is significantly changed by wilt disease. We used the 16S rRNA gene for bacteria and the internal transcribed spacer region for fungi to characterize the rhizosphere microbiomes of healthy and wilted plants. The most abundant bacterial phyla were Proteobacteria and Gemmatimonadetes, while the most abundant fungal phyla were Ascomycota and Mucoromycota. The bacterial α-diversity did not show significant differences in richness and diversity, but did show a significant difference in evenness and dominance of species. Rare taxa were present in both healthy and wilted conditions with relative abundances < 1%. In the fungi, all evaluated estimators showed a significant reduction in the wilted condition. The β-diversity showed significant differences in the structure of bacterial and fungal communities, which were segregated according to plant health conditions. The same occurred when comparing the alpha and beta diversity of this study based on organic agriculture with that of other studies based on conventional agriculture. We observed a significant difference with estimators analyzed by segregating rhizosphere communities depending on the farming method used. Finally, the differential abundance analysis did not show significant results in the bacterial communities; however, in the fungal communities, Fusarium, Thanatephorus, Rhizopus, Curvularia, Cladosporium, and Alternaria were more abundant in the rhizosphere of wilted than healthy plants. Species from these genera have been previously reported as phytopathogens of several plants, including C. annuum.

RESUMO: Microrganismos na rizosfera desempenham um papel importante no crescimento e saúde das plantas. Em todo o mundo, vários patógenos do solo atacam o Capsicum annuum causando danos significativos e perdas econômicas. Este estudo teve como objetivo determinar se a diversidade e composição das comunidades microbianas no solo da rizosfera de plantas de C. annuum é alterada significativamente pela murcha. Usamos o gene 16S rRNA para bactérias e a região espaçadora transcrita interna para fungos para caracterizar os microbiomas da rizosfera de plantas saudáveis e plantas com murcha. Os filos bacterianos mais abundantes foram Proteobacteria e Gemmatimonadetes, enquanto os filos fúngicos foram Ascomycota e Mucoromycota. A diversidade alfa bacteriana não mostrou diferenças significativas na riqueza e diversidade, mas mostrou uma diferença significativa na uniformidade e dominância das espécies. Táxons raros estavam presentes em condições saudáveis e murchas com abundância relativa < 1%. Em fungos, todos os estimadores avaliados apresentaram redução significativa na condição de murcha. A diversidade beta apresentou diferenças significativas na estrutura das comunidades bacterianas e fúngicas, que foram segregadas de acordo com as condições fitossanitárias. O mesmo aconteceu ao comparar a diversidade alfa e beta deste estudo baseado na agricultura orgânica com a de outros estudos baseados na agricultura convencional. Uma diferença significativa foi observada com os estimadores analisados segregando as comunidades da rizosfera dependendo do método de cultivo utilizado. Por fim, a análise de abundância diferencial não apresentou resultados significativos nas comunidades bacterianas; entretanto, nas comunidades fúngicas, os gêneros Fusarium, Thanatephorus, Rhizopus, Curvularia, Cladosporium e Alternaria foram mais abundantes na rizosfera de plantas murchas do que saudáveis. Várias espécies desses gêneros foram previamente relatadas como fitopatógenos de várias plantas, incluindo C. annuum.

Adaptation of plants to high-calcium content kart regions: possible involvement of symbiotic microorganisms and underlying mechanisms / Adaptação de plantas a regiões de kart com alto teor de cálcio: possível envolvimento de microrganismos simbióticos e mecanismos subjacentes

Rhizosphere microorganisms and endophytes can help their hosts absorb nutrients and regulate the levels of plant hormones. Moreover, they can modulate the expressions of host genes, assist hosts in eliminating reactive oxygen species (ROS) and secreting volatile organic compounds. Therefore, rhizosphere microorganisms and endophytes are considered as determinant factors driving processes involved in the growth of host plants. However, the physiological and ecological functions, as well as the molecular mechanism underlying the behavior of rhizosphere microorganisms and endophytes in their role in the adaptive capacity of host plants in the karstic high-calcium environment have not been systematically studied. This review summarizes the physiological and molecular mechanisms of rhizosphere microorganisms and endophytes which help host plants to adapt to various kinds of adverse environments. The adaptive capacities of plants growing in adverse environments, partly, or totally, depends on microorganisms co-existing with the host plants.(AU)

Os microorganismos e endófitos da rizosfera podem ajudar seus hospedeiros a absorver nutrientes e regular os níveis de hormônios vegetais. Além disso, eles podem modular as expressões dos genes hospedeiros, auxiliar os hospedeiros na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e secretar compostos orgânicos voláteis. Portanto, microorganismos e endófitos da rizosfera são considerados determinantes dos processos envolvidos no crescimento de plantas hospedeiras. No entanto, as funções fisiológicas e ecológicas, bem como o mecanismo molecular subjacente ao comportamento dos microrganismos e endofíticos da rizosfera no seu papel na capacidade adaptativa das plantas hospedeiras no ambiente cárstico de alto teor de cálcio, não foram sistematicamente estudados. Esta revisão resume os mecanismos fisiológicos e moleculares de microrganismos e endófitos da rizosfera que ajudam as plantas hospedeiras a se adaptarem a vários tipos de ambientes adversos. As capacidades adaptativas das plantas que crescem em ambientes adversos, em parte ou totalmente, dependem de microrganismos coexistentes com as plantas hospedeiras.(AU)

Adaptation of plants to high-calcium content kart regions: possible involvement of symbiotic microorganisms and underlying mechanisms

Abstract Rhizosphere microorganisms and endophytes can help their hosts absorb nutrients and regulate the levels of plant hormones. Moreover, they can modulate the expressions of host genes, assist hosts in eliminating reactive oxygen species (ROS) and secreting volatile organic compounds. Therefore, rhizosphere microorganisms and endophytes are considered as determinant factors driving processes involved in the growth of host plants. However, the physiological and ecological functions, as well as the molecular mechanism underlying the behavior of rhizosphere microorganisms and endophytes in their role in the adaptive capacity of host plants in the karstic high-calcium environment have not been systematically studied. This review summarizes the physiological and molecular mechanisms of rhizosphere microorganisms and endophytes which help host plants to adapt to various kinds of adverse environments. The adaptive capacities of plants growing in adverse environments, partly, or totally, depends on microorganisms co-existing with the host plants.

Resumo Os microorganismos e endófitos da rizosfera podem ajudar seus hospedeiros a absorver nutrientes e regular os níveis de hormônios vegetais. Além disso, eles podem modular as expressões dos genes hospedeiros, auxiliar os hospedeiros na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e secretar compostos orgânicos voláteis. Portanto, microorganismos e endófitos da rizosfera são considerados determinantes dos processos envolvidos no crescimento de plantas hospedeiras. No entanto, as funções fisiológicas e ecológicas, bem como o mecanismo molecular subjacente ao comportamento dos microrganismos e endofíticos da rizosfera no seu papel na capacidade adaptativa das plantas hospedeiras no ambiente cárstico de alto teor de cálcio, não foram sistematicamente estudados. Esta revisão resume os mecanismos fisiológicos e moleculares de microrganismos e endófitos da rizosfera que ajudam as plantas hospedeiras a se adaptarem a vários tipos de ambientes adversos. As capacidades adaptativas das plantas que crescem em ambientes adversos, em parte ou totalmente, dependem de microrganismos coexistentes com as plantas hospedeiras.

Liming as a means of reducing copper toxicity in black oats / Calagem como forma de redução da toxidez por cobre em aveia preta

Soils which are cultivated with grapevines have high available copper (Cu) content, which can be toxic to cover crops cohabiting vineyards, such as black oats. This study aimed to assess the effect of liming in reducing Cu toxicity in black oats grown in sandy soils. Samples of a Typic Hapludalf were collected at 0-20cm, dried and subjected to the addition of Cu (0 to 50Mg kg-1) and limestone (0, 1.5, and 3.0Mg ha-1). The soil was placed in a rhizobox and black oats were grown for 30 days. We assessed root and shoot dry matter production, copper (Cu), calcium (Ca) and magnesium (Mg) contents in the tissues; Cu content in the root symplast and apoplast, as well as Cu, carbon and pH values in the rhizosphere and bulk soil. Liming reduced Cu toxicity in black oats. Cu was preferentially accumulated in the roots, mostly in the apoplast, which may be the result of a plant tolerance mechanism to prevent the transport of Cu to the shoots.

Solos cultivados com videiras possuem alto teor de cobre (Cu) disponível, que pode ser tóxico às plantas de cobertura do solo que coabitam vinhedos, como a aveia preta. O estudo objetivou avaliar o efeito da calagem na redução da toxidez por Cu em plantas de aveia preta cultivadas em solo arenoso. Amostras de um Argissolo Vermelho foram coletadas na camada de 0-20cm, secas e submetidas à adição de duas doses de Cu (0 e 50Mg kg-1) e três de calcário (0, 1,5 e 3,0Mg ha-1). O solo foi acondicionado em rhizobox e submetido ao cultivo de aveia preta durante 30 dias. Avaliaram-se a produção de matéria seca das raízes e da parte aérea, o teor de cobre (Cu), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) nos tecidos; o teor de Cu no simplasto e apoplasto das raízes, e os teores de Cu, de carbono e valores de pH no solo rizosférico e não rizosférico. A aplicação de calcário reduziu a toxidez por Cu na aveia preta. O Cu foi preferencialmente acumulado nas raízes, especialmente no apoplasto, o que pode ser resultado de mecanismo de tolerância das plantas para evitar o transporte de parte do elemento para a parte aérea.

Liming as a means of reducing copper toxicity in black oats / Calagem como forma de redução da toxidez por cobre em aveia preta

Soils which are cultivated with grapevines have high available copper (Cu) content, which can be toxic to cover crops cohabiting vineyards, such as black oats. This study aimed to assess the effect of liming in reducing Cu toxicity in black oats grown in sandy soils. Samples of a Typic Hapludalf were collected at 0-20cm, dried and subjected to the addition of Cu (0 to 50Mg kg-1) and limestone (0, 1.5, and 3.0Mg ha-1). The soil was placed in a rhizobox and black oats were grown for 30 days. We assessed root and shoot dry matter production, copper (Cu), calcium (Ca) and magnesium (Mg) contents in the tissues; Cu content in the root symplast and apoplast, as well as Cu, carbon and pH values in the rhizosphere and bulk soil. Liming reduced Cu toxicity in black oats. Cu was preferentially accumulated in the roots, mostly in the apoplast, which may be the result of a plant tolerance mechanism to prevent the transport of Cu to the shoots.(AU)

Solos cultivados com videiras possuem alto teor de cobre (Cu) disponível, que pode ser tóxico às plantas de cobertura do solo que coabitam vinhedos, como a aveia preta. O estudo objetivou avaliar o efeito da calagem na redução da toxidez por Cu em plantas de aveia preta cultivadas em solo arenoso. Amostras de um Argissolo Vermelho foram coletadas na camada de 0-20cm, secas e submetidas à adição de duas doses de Cu (0 e 50Mg kg-1) e três de calcário (0, 1,5 e 3,0Mg ha-1). O solo foi acondicionado em rhizobox e submetido ao cultivo de aveia preta durante 30 dias. Avaliaram-se a produção de matéria seca das raízes e da parte aérea, o teor de cobre (Cu), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) nos tecidos; o teor de Cu no simplasto e apoplasto das raízes, e os teores de Cu, de carbono e valores de pH no solo rizosférico e não rizosférico. A aplicação de calcário reduziu a toxidez por Cu na aveia preta. O Cu foi preferencialmente acumulado nas raízes, especialmente no apoplasto, o que pode ser resultado de mecanismo de tolerância das plantas para evitar o transporte de parte do elemento para a parte aérea.(AU)

Adaptation of plants to high-calcium content kart regions: possible involvement of symbiotic microorganisms and underlying mechanisms

Abstract Rhizosphere microorganisms and endophytes can help their hosts absorb nutrients and regulate the levels of plant hormones. Moreover, they can modulate the expressions of host genes, assist hosts in eliminating reactive oxygen species (ROS) and secreting volatile organic compounds. Therefore, rhizosphere microorganisms and endophytes are considered as determinant factors driving processes involved in the growth of host plants. However, the physiological and ecological functions, as well as the molecular mechanism underlying the behavior of rhizosphere microorganisms and endophytes in their role in the adaptive capacity of host plants in the karstic high-calcium environment have not been systematically studied. This review summarizes the physiological and molecular mechanisms of rhizosphere microorganisms and endophytes which help host plants to adapt to various kinds of adverse environments. The adaptive capacities of plants growing in adverse environments, partly, or totally, depends on microorganisms co-existing with the host plants.

Resumo Os microorganismos e endófitos da rizosfera podem ajudar seus hospedeiros a absorver nutrientes e regular os níveis de hormônios vegetais. Além disso, eles podem modular as expressões dos genes hospedeiros, auxiliar os hospedeiros na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e secretar compostos orgânicos voláteis. Portanto, microorganismos e endófitos da rizosfera são considerados determinantes dos processos envolvidos no crescimento de plantas hospedeiras. No entanto, as funções fisiológicas e ecológicas, bem como o mecanismo molecular subjacente ao comportamento dos microrganismos e endofíticos da rizosfera no seu papel na capacidade adaptativa das plantas hospedeiras no ambiente cárstico de alto teor de cálcio, não foram sistematicamente estudados. Esta revisão resume os mecanismos fisiológicos e moleculares de microrganismos e endófitos da rizosfera que ajudam as plantas hospedeiras a se adaptarem a vários tipos de ambientes adversos. As capacidades adaptativas das plantas que crescem em ambientes adversos, em parte ou totalmente, dependem de microrganismos coexistentes com as plantas hospedeiras.

Biodegradação dos herbicidas imazetapir e imazapique em solo rizosférico de seis espécies vegetais

Phytostimulation is a technique of phytoremediation that can be used to reduce the concentration of herbicides in the soil. It is necessary to select plants that stimulate the activity of the rizosphere degrading microorganism. The aim of this study was to evaluate the activity of the biodegradation of the herbicide compound formulated mixture of imazethapyr + imazapic (75 + and 25 g L-1) in rhizosphere soil from six plant species with potential for phytostimulation. Biodegradation of the herbicide in the rhizosphere soil of Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum and Vicia sativa, and a control (soil without plant) was evaluated at doses of 0, 250, 500, 1.000 and 4.000mL 1 ha, by quantifying the production of C-CO2 of the soil and the degradation of the herbicide from the soil by liquid chromatography coupled to mass spectrometry. The production of C-CO2 of the soil after the contamination with the mixture imazethapyr + imazapic was higher in the rhizosphere soil of the six plant species when compared to soil not cultivated. The rhizospheric soil from Stizolobium aterrimum shouwed the highest degradation of the herbicide imazetapyr on the highest doses evaluated, being a promising specie for phytostimulation.

A fitoestimulação é uma das técnicas de fitorremediação que pode ser utilizada para a redução da concentração dos herbicidas no solo. Para tanto é necessário a seleção de plantas que estimulem a atividade dos microrganismos degradadores da rizosfera. O objetivo deste trabalho foi avaliar a biodegradação de cinco doses do herbicida composto pela mistura formulada de imazetapir+imazapique (75 + 25 g e.a. L-1) em solo rizosférico proveniente de seis espécies vegetais com potencial para a fitoestimulação. A biodegradação do herbicida nas doses de 0, 250, 500, 1.000 e 4.000mL ha-1 no solo rizosférico de Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum, Vicia sativa e no solo sem cultivo foi avaliada através da quantificação da produção de C-CO2 do solo e da degradação do herbicida no solo por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa. A produção de C-CO2 do solo após a contaminação com a mistura de imazetapir+imazapique foi maior nos solos rizosféricos das seis espécies vegetais se comparado ao solo não cultivado. O solo rizosférico de Stizolobium aterrimum apresentou a maior degradação do herbicida imazetapir nas maiores doses avaliadas, sendo uma espécie promissora para a fitoestimulação.

Biodegradação dos herbicidas imazetapir e imazapique em solo rizosférico de seis espécies vegetais

Phytostimulation is a technique of phytoremediation that can be used to reduce the concentration of herbicides in the soil. It is necessary to select plants that stimulate the activity of the rizosphere degrading microorganism. The aim of this study was to evaluate the activity of the biodegradation of the herbicide compound formulated mixture of imazethapyr + imazapic (75 + and 25 g L-1) in rhizosphere soil from six plant species with potential for phytostimulation. Biodegradation of the herbicide in the rhizosphere soil of Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum and Vicia sativa, and a control (soil without plant) was evaluated at doses of 0, 250, 500, 1.000 and 4.000mL 1 ha, by quantifying the production of C-CO2 of the soil and the degradation of the herbicide from the soil by liquid chromatography coupled to mass spectrometry. The production of C-CO2 of the soil after the contamination with the mixture imazethapyr + imazapic was higher in the rhizosphere soil of the six plant species when compared to soil not cultivated. The rhizospheric soil from Stizolobium aterrimum shouwed the highest degradation of the herbicide imazetapyr on the highest doses evaluated, being a promising specie for phytostimulation.

A fitoestimulação é uma das técnicas de fitorremediação que pode ser utilizada para a redução da concentração dos herbicidas no solo. Para tanto é necessário a seleção de plantas que estimulem a atividade dos microrganismos degradadores da rizosfera. O objetivo deste trabalho foi avaliar a biodegradação de cinco doses do herbicida composto pela mistura formulada de imazetapir+imazapique (75 + 25 g e.a. L-1) em solo rizosférico proveniente de seis espécies vegetais com potencial para a fitoestimulação. A biodegradação do herbicida nas doses de 0, 250, 500, 1.000 e 4.000mL ha-1 no solo rizosférico de Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum, Vicia sativa e no solo sem cultivo foi avaliada através da quantificação da produção de C-CO2 do solo e da degradação do herbicida no solo por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa. A produção de C-CO2 do solo após a contaminação com a mistura de imazetapir+imazapique foi maior nos solos rizosféricos das seis espécies vegetais se comparado ao solo não cultivado. O solo rizosférico de Stizolobium aterrimum apresentou a maior degradação do herbicida imazetapir nas maiores doses avaliadas, sendo uma espécie promissora para a fitoestimulação.

Assessing the diversity of bacterial communities associated with plants

Plant-bacteria interactions result from reciprocal recognition between both species. These interactions are responsible for essential biological processes in plant development and health status. Here, we present a review of the methodologies applied to investigate shifts in bacterial communities associated with plants. A description of techniques is made from initial isolations to culture-independent approaches focusing on quantitative Polymerase Chain Reaction in real time (qPCR), Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE), clone library construction and analysis, the application of multivariate analyses to microbial ecology data and the upcoming high throughput methodologies such as microarrays and pyrosequencing. This review supplies information about the development of traditional methods and a general overview about the new insights into bacterial communities associated with plants.

As interações planta-bactéria resultam de um reconhecimento recíproco de ambas espécies. Estas interações são responsáveis por processos biológicos essenciais para o desenvolvimento e a proteção das plantas. Este trabalho revisa as metodologias aplicadas na investigação de alterações nas comunidades bacterianas associadas às plantas. Uma descrição das técnicas é feita, desde o isolamento até a aplicação de técnicas independentes de cultivo, destacando as técnicas de qPCR, Gel de Eletroforese em Gradiente Desnaturante (DGGE), construção e análise de bibliotecas de clones, a aplicação de análise multivariada em dados de ecologia microbiana, e as novas metodologias de alto processamento de amostras como microarranjos e pirosequenciamento. Em resumo, esta revisão fornece informações sobre o desenvolvimento das técnicas tradicionais e uma visão geral sobre as novas tendências dos estudos de comunidades bacterianas associadas às plantas.

Genetic diversity of siderophore-producing bacteria of tobacco rhizosphere

The genetic diversity of siderophore-producing bacteria of tobacco rhizosphere was studied by amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA), 16S rRNA sequence homology and phylogenetics analysis methods. Studies demonstrated that 85% of the total 354 isolates produced siderophores in iron limited liquid medium. A total of 28 ARDRA patterns were identified among the 299 siderophore-producing bacterial isolates. The 28 ARDRA patterns represented bacteria of 14 different genera belonging to six bacterial divisions, namely ?-, ?-, ?-Proteobacteria, Sphingobacteria, Bacilli,and Actinobacteria. Especially, ?-Proteobacteria consisting of Pseudomonas, Enterobacter, Serratia, Pantoea, Erwinia and Stenotrophomonasgenus encountered 18 different ARDRA groups. Results also showed a greater siderophore-producing bacterial diversity than previous researches. For example, Sphingobacterium (isolates G-2-21-1 and G-2-27-2), Pseudomonas poae (isolate G-2-1-1), Enterobacter endosymbiont (isolates G-2-10-2 and N-5-10), Delftia acidovorans (isolate G-1-15), and Achromobacter xylosoxidans (isolates N-46-11HH and N-5-20) were reported to be able to producesiderophores under low-iron conditions for the first time. Gram-negative isolates were more frequently encountered, with more than 95% total frequency. For Gram-positive bacteria, the Bacillus and Rhodococcus were the only two genera, with 1.7% total frequency. Furthermore, the Pseudomonas and Enterobacter were dominant in this environment, with 44.5% and 24.7% total frequency, respectively. It was also found that 75 percent of the isolates that had the high percentages of siderophore units (% between 40 and 60) belonged to Pseudomonas. Pseudomonas sp. G-229-21 screened out in this study may have potential to apply to low-iron soil to prevent plant soil-borne fungal pathogen diseases.

A diversidade genética de bactérias de rizosfera de tabaco produtoras de sideróforos foi estudada por meio da técnica de análise de restrição do DNA ribossomal amplificado (ARDRA), homologia de seqüência de 16s rRNA e métodos de análise filogenética. Observou-se que 85% do total de 354 isolados produziram sideróforos em meio liquido com restrição de ferro. Entre os 299 isolados produtores de sideróforos identificou-se 28 padrões ARDRA, que representaram 14 gêneros bacterianos diferentes, pertencentes a seis divisões bacterianas: ?-, ?-, ?-Proteobacteria, Sphingobacteria, Bacilli e Actinobacteria. ?-Proteobacteria, consistindo de Pseudomonas, Enterobacter, Serratia, Pantoea, Erwinia e Stenotrophomonas, pertenceram a 18 grupos ARDRA. Os resultados também mostraram uma diversidade maior de bactérias produtoras de sideróforos do que a relatada em outros estudos. Por exemplo, Sphingobacterium (isolados G-2-21-1 e G-2-27-2), Pseudomonas poae (isolado G-2-1-1), Enterobacter endosymbiont (isolados G-2-10-2 e N-5-10), Delftia acidovorans (isolado G-1-15) e Achromobacter xylosoxidans (isolados N-46-1HH e N-5-20), capazes de produzir sideróforos em condições de baixa disponibilidade de ferro, foram relatados pela primeira vez. Isolados Gram negativos foram encontrados com maior freqüência, correspondendo a mais de 95% da freqüência total. Entre as bactérias Gram positivas, foram encontrados apenas os gêneros Bacillus e Rhodococcus, com 1,7% da freqüência total. Além disso, neste ambiente houve predominância de Pseudomonas e Enterobacter, com 44,5% e 24,7% da freqüência total, respectivamente. Verificou-se também que 75% dos isolados com alta porcentagem de unidades de sideróforos (% entre 40 e 60) pertenceram a Pseudomonas. Pseudomonas sp. G-229-21, selecionado neste estudo, apresenta potencial de aplicação em solos com baixo teor de ferro para prevenção de doenças fúngicas em plantas.

Presença dos gêneros Trichoderma e Fusarium em solo rizosférico e não rizosférico cultivado com tomateiro e pepineiro, em horta e estufa / Presence of the genus Trichoderma and Fusarium in rhizosphere and bulk soil cultivated with tomato and cucumber, in vegetable garden and greenhouse

Para a elaboração adequada de programas de biocontrole de patógenos de solo, é necessário conhecer a distribuição de patógenos e antagonistas nesse ambiente. O objetivo deste trabalho foi estudar a presença dos gêneros Trichoderma e Fusarium em solo rizosférico e não-rizosférico, cultivado com tomateiro e pepineiro, em horta e estufa, e identificar os isolados de Fusarium spp. patogênicos às culturas. Para isso, em horta e estufa, foram realizadas 40 amostragens de solo rizosférico (tomateiro e pepineiro) e 20 de solo não-rizosférico. As suspensões dos solos foram diluídas, incubadas em meio BDA e os fungos identificados. Posteriormente, foi realizado o teste de patogenicidade para o tomateiro e o pepineiro, com os isolados de Fusarium spp. obtidos dos solos coletados. Em estufa, para o tomateiro e para o pepineiro, o número de pontos de amostragem com a presença de Trichoderma spp. em solo rizosférico foi significativamente maior (95 e 45 por cento, respectivamente) do que em solo não-rizosférico (10 por cento). Neste ambiente, ocorreu diferença na presença de Trichoderma spp. e Fusarium spp., sendo encontrados, respectivamente, em 10 e 55 por cento dos pontos de amostragem. No teste de patogenicidade, cinco isolados de Fusarium oxysporum do tomateiro e seis do pepineiro foram patogênicos às respectivas culturas. Em estufa, Trichoderma spp. ocorre com maior freqüência na rizosfera, enquanto Fusarium spp. está distribuído no solo, e a maioria dos isolados de Fusarium spp. não é patogênica ao tomateiro nem ao pepineiro.(AU)

For the adequate elaboration of biocontrol programs of soil borne pathogens, it is necessary to understand the distribution of pathogens and antagonists in this environment. This research was aimed at studing the presence of the fungi Trichoderma and Fusarium in rhizosphere and bulk soil, cultivated with tomato and cucumber, in vegetable garden and greenhouse, and to quantify the isolates of Fusarium spp. pathogenic to the crops. For that, in a vegetable garden and a greenhouse, 40 samples of rhizosphere (cucumber and tomato) and 20 of bulk soil were taken,. The soil suspensions were diluted and plated in PDA media and the fungi identified. After that, the test of pathogenicity of the isolates for tomato and cucumber found in the samples, was performed. For tomato and cucumber, in greenhouse, the number of sampling points with the presence of Trichoderma spp. in the rhizosphere (95 e 45 percent, respectively) was significantly greater than in the bulk soil (10 percent). In the bulk soil, the presence of Trichoderma spp. and Fusarium spp. differed significantly, being found, respectively, in 10 and 55 percent of the sampling points. In the pathogenicity test, 5 isolates of Fusarium oxysporum of tomato and 6 of cucumber were pathogenic to the respective crops. In greenhouse, Trichoderma spp. occurs more frequently in the rhizosphere, whereas Fusarium spp. is distributed in the soil and the majority of the Fusarium spp. isolates are neither pathogenic to tomato nor to cucumber.(AU)

Occurrence of diazotrophic bacteria in Araucaria angustifolia

Araucaria angustifolia is an environmentally threatened tree and the whole biota of the Araucaria Forest should be investigated with the aim of its preservation. Diazotrophic bacteria are extremely important for the maintenance of ecosystems, but they have never been studied in Araucaria Forests. In this study, diazotrophic bacteria were isolated from Araucaria roots and soil, when grown in semi-specific, semi-solid media. The diazotrophic character of some recovered isolates could be confirmed using the acetylene reduction assay. According to their 16S rRNA sequences, most of these isolates belong to the genus Burkholderia.

Araucaria angustifolia é uma espécie arbórea ameaçada de extinção e toda a comunidade viva das Florestas de Araucária deve ser estudada com a finalidade de sua preservação. Bactérias diazotróficas apresentam grande importância para a manutenção de ecossistemas, mas sua ocorrência nunca foi pesquisada em araucária. Neste estudo foi demonstrada a associação de bactérias fixadoras de nitrogênio com A. angustifolia. Amostras de solo e raízes de araucária apresentaram a ocorrência de bactérias diazotróficas, quando inoculadas em meios semi-sólidos semi-específícos. O caráter diazotrófico de alguns isolados recuperados foi confirmado através da análise de redução do acetileno. De acordo com a análise das seqüências do 16S rRNA, estes isolados são na sua maioria pertencentes ao gênero Burkholderia.

Occurrence of diazotrophic bacteria in Araucaria angustifolia

Araucaria angustifolia is an environmentally threatened tree and the whole biota of the Araucaria Forest should be investigated with the aim of its preservation. Diazotrophic bacteria are extremely important for the maintenance of ecosystems, but they have never been studied in Araucaria Forests. In this study, diazotrophic bacteria were isolated from Araucaria roots and soil, when grown in semi-specific, semi-solid media. The diazotrophic character of some recovered isolates could be confirmed using the acetylene reduction assay. According to their 16S rRNA sequences, most of these isolates belong to the genus Burkholderia.

Araucaria angustifolia é uma espécie arbórea ameaçada de extinção e toda a comunidade viva das Florestas de Araucária deve ser estudada com a finalidade de sua preservação. Bactérias diazotróficas apresentam grande importância para a manutenção de ecossistemas, mas sua ocorrência nunca foi pesquisada em araucária. Neste estudo foi demonstrada a associação de bactérias fixadoras de nitrogênio com A. angustifolia. Amostras de solo e raízes de araucária apresentaram a ocorrência de bactérias diazotróficas, quando inoculadas em meios semi-sólidos semi-específícos. O caráter diazotrófico de alguns isolados recuperados foi confirmado através da análise de redução do acetileno. De acordo com a análise das seqüências do 16S rRNA, estes isolados são na sua maioria pertencentes ao gênero Burkholderia.

Fluorescent Pseudomonads associated with the rhizosphere of crops: an overview

Environmental concerns have led to the need of sustainable use of natural resources. The conventional agriculture caused considerable impacts on soils and waters. It is important to change certain agricultural managements to environmental cleaner techniques. The sustainable agriculture has pointed many approaches and techniques to reduce environmental impact. One of those strategies is the utilization of the soil microbiota to induce plant growth, control of plant diseases and biodegradation of xenobiotic compounds. Studies on the relationship between roots and microbiota are essential to achieve viable agricultural applications. These studies indicate that one of the most abundant microorganisms in the rhizosphere (area around the roots) is fluorescent Pseudomonas spp. They have been considered as an alternative to agrochemicals for controlling plant diseases and increasing plant development. This review addresses the main findings on fluorescent Pseudomonads. It summarizes and discusses significant aspects of this general topic, including (i) rhizosphere as a microhabitat; (ii) taxonomic, genetic and ecological aspects of fluorescent Pseudomonads in the rhizosphere; (iii) mechanisms of Plant Growth Promoting and Biological Control and (iv) commercial use of PGPR in agriculture.

As preocupações com o meio ambiente têm levado à necessidade do uso sustentável dos recursos naturais. A agricultura convencional tem causado impactos consideráveis no solo e nas águas. É importante mudar certas técnicas agrícolas por outras consideradas mais limpas para o meio ambiente. Uma estratégia é a utilização da microbiota do solo para induzir o crescimento de plantas, controlar fitomoléstias e para fazer a biodegradação de compostos xenobióticos. Estudos sobre a relação entre as raízes e a microbiota são essenciais para conseguir aplicações viáveis na agricultura. Estes estudos têm indicado que um dos mais abundantes microrganismos na rizosfera (região ao redor da raiz) é Pseudomonas spp. do grupo fluorescente. Estes têm sido considerados como alternativa tanto aos agrotóxicos no controle de doença de plantas como na indução do seu desenvolvimento. Esta revisão mostra os principais conhecimentos sobre Pseudomonas spp. do grupo fluorescente. Esta resume e discute aspectos significantes deste tópico, incluindo, (i) rizosfera como microhabitat; (ii) aspectos taxonômicos, genéticos e ecológicos de Pseudomonas spp. do grupo das fluorescentes na rizosfera; (iii) mecanismos de Promoção de Crescimento de Plantas e Controle Biológico e (iv) uso comercial de PGPR na agricultura.

Toxidez de alumínio em plântulas de grápia (Apuleia leiocarpa Vog. Macbride)

Aluminium (Al3+) toxicity affects plant root meristem growth and decreases water and nutrient uptake. The aim of this work was to evaluate the effects of Al3+ on the growth of grapia (Apuleia leiocarpa Vog. Macbride) seedling. Under climatized chamber conditions, seedlings were grown for 11d on minirhizotrons in the presence of 0.0, 2.5, 5.0, or 10.0mg L-1 Al3+ in the growth medium, solidified with 7g L-1 agar. At 24h intervals, the absolute and relative elongation rate of the tap root, and the appearance of secondary roots were evaluated; at 7 and 11d of cultivation the rhizosphere pH, plant height, length of the tap root, length of the root system, number and length of the secondary roots, dry weight of roots, dry weight of shoots and of the whole plant, and root/shoot dry weight ratio were analyzed. Seedlings of grapia are tolerant to Al3+ presence in the growth substrate up to 10.0mg L-1. Absolute and relative elongation rate of the tap root of seedlings indicate the existence of an adaptation period of about 48h to high Al3+ (10.0mg L-1). The tolerance of seedlings to Al3+, at concentration of 10.0mg L-1, depends on the increasing of rhizosphere pH.

A toxidez de alumínio (Al3+) afeta o crescimento vegetal através de sua ação nas regiões meristemáticas da raiz e pela diminuição da absorção de água e nutrientes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do Al3+ no crescimento de plântulas de grápia (Apuleia leiocarpa Vog. Macbride). Em condições de câmara climatizada, as plantas foram cultivadas por 11 dias em minirizotrons contendo substrato geleificado (7g L-1 de ágar) e quatro concentrações de Al3+ (0,0; 2,5; 5,0 e 10,0mg L-1). Em intervalos de 24h, avaliaram-se as taxas de elongação absoluta e relativa da raiz principal e o aparecimento das raízes secundárias. Além disso, aos 7 e 11 dias de cultivo, foram analisados o pH da rizosfera, a altura da planta, comprimento da raiz principal, comprimento total das raízes, número e comprimento de raízes secundárias, massa seca de raízes e da parte aérea, bem como a relação entre a massa seca de raízes e da parte aérea. Plantas jovens de grápia são tolerantes à presença de Al3+ no substrato de cultivo até a concentração de 10,0mg L-1. As taxas de elongação absoluta e relativa da raiz principal de plântulas de grápia na presença de Al3+ a 10,0mg L-1 indicam a existência de um período de adaptação ao Al3+ de aproximadamente 48 h. A tolerância ao Al3+ depende da elevação do pH da rizosfera.

An optmized protocol for simultaneous extraction of DNA and RNA from soils

In this work we report an optimized protocol for simultaneous extraction of DNA and RNA from soil matrices. Treatment of soil matrices with ethanol followed by bead-beating worked as a successful strategy to lyse the cells without considerable degradation of nucleic acids, resulting in DNA and RNA of good yield and integrity. The reverse transcribed RNA could be amplified with primers targeting a glutamine synthetase (glnA) gene fragment. From both DNA and cDNA, 16S rDNA fragments were amplified and analyzed by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). The method was applied to soil and rhizosphere (strawberry and oilseed rape) samples. Two other protocols for the extraction of nucleic acids from soil were applied to the same set of samples in order to compare the methods in terms of efficiency and reproducibility. The DGGE profiles indicated no relevant differences between the patterns obtained. The method described here is suitable for rapid processing of many samples and therefore appropriate for ecological studies.

Nesse trabalho descrevemos um protocolo otimizado para extração simultânea de DNA e RNA de solo. O tratamento das amostras de solo com etanol e posterior agitação com partículas foi uma estratégia bem sucedida para lise das células sem degradação significativa dos ácidos nucléicos, resultando em bom rendimento de DNA e RNA íntegros. O RNA transcrito pode ser amplificado com iniciadores com alvo no fragmento do gene da glutamina sintetase (glnA). Os fragmentos 16S rDNA, tanto do DNA como do cDNA, foram amplificados e analisados por DGGE. O método foi aplicado para amostras de solo e rizosfera (morango e canola). Dois outros protocolos para extração de ácidos nucléicos de solo foram aplicados para o mesmo lote de amostras, de forma a comparar os métodos quanto à eficiência e reprodutibilidade. Os perfis de DGGE mostraram não haver diferença relevante nos padrões obtidos. O método descrito é apropriado para o processamento rápido de muitas amostras e, conseqüentemente, adequado para estudos ecológicos.

Toxidez de alumínio em plântulas de grápia (Apuleia leiocarpa Vog. Macbride)

Aluminium (Al3+) toxicity affects plant root meristem growth and decreases water and nutrient uptake. The aim of this work was to evaluate the effects of Al3+ on the growth of grapia (Apuleia leiocarpa Vog. Macbride) seedling. Under climatized chamber conditions, seedlings were grown for 11d on minirhizotrons in the presence of 0.0, 2.5, 5.0, or 10.0mg L-1 Al3+ in the growth medium, solidified with 7g L-1 agar. At 24h intervals, the absolute and relative elongation rate of the tap root, and the appearance of secondary roots were evaluated; at 7 and 11d of cultivation the rhizosphere pH, plant height, length of the tap root, length of the root system, number and length of the secondary roots, dry weight of roots, dry weight of shoots and of the whole plant, and root/shoot dry weight ratio were analyzed. Seedlings of grapia are tolerant to Al3+ presence in the growth substrate up to 10.0mg L-1. Absolute and relative elongation rate of the tap root of seedlings indicate the existence of an adaptation period of about 48h to high Al3+ (10.0mg L-1). The tolerance of seedlings to Al3+, at concentration of 10.0mg L-1, depends on the increasing of rhizosphere pH.

A toxidez de alumínio (Al3+) afeta o crescimento vegetal através de sua ação nas regiões meristemáticas da raiz e pela diminuição da absorção de água e nutrientes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do Al3+ no crescimento de plântulas de grápia (Apuleia leiocarpa Vog. Macbride). Em condições de câmara climatizada, as plantas foram cultivadas por 11 dias em minirizotrons contendo substrato geleificado (7g L-1 de ágar) e quatro concentrações de Al3+ (0,0; 2,5; 5,0 e 10,0mg L-1). Em intervalos de 24h, avaliaram-se as taxas de elongação absoluta e relativa da raiz principal e o aparecimento das raízes secundárias. Além disso, aos 7 e 11 dias de cultivo, foram analisados o pH da rizosfera, a altura da planta, comprimento da raiz principal, comprimento total das raízes, número e comprimento de raízes secundárias, massa seca de raízes e da parte aérea, bem como a relação entre a massa seca de raízes e da parte aérea. Plantas jovens de grápia são tolerantes à presença de Al3+ no substrato de cultivo até a concentração de 10,0mg L-1. As taxas de elongação absoluta e relativa da raiz principal de plântulas de grápia na presença de Al3+ a 10,0mg L-1 indicam a existência de um período de adaptação ao Al3+ de aproximadamente 48 h. A tolerância ao Al3+ depende da elevação do pH da rizosfera.

Identification and characterization of filamentous fungi isolated from the sunflower (Helianthus annus L.) rhizosphere according to their capacity to hydrolyse inulin

Filamentous fungi able to hydrolyse inulin have been isolated from the rhizosphere of plants whose roots contain this polysaccharide. This study reports results concerning the isolation and identification of filamentous fungi from the soil used for sunflower cultivation and from the sunflower rhizosphere cultivated in field and in greenhouse. Fungi were evaluated according to their capacity to hydrolyse inulin and the variation in the diversity of these fungi during the plant's life cycle was also accessed. Forty-nine species of filamentous fungi were isolated. Penicillium and Aspergillus were the genera that presented higher number of species, nine and seven, respectively. At the end of the sunflower life cycle, cultivated both in field and in the greenhouse, a lower numbers of species were isolated. One hundred and fifty nine strains of filamentous fungi were isolated from soil and from the sunflower rhizosphere; from these, 79 (49.7%) were able to hydrolyse inulin. There was not significant difference in the proportion of species able to hydrolyse this polysaccharide during the sunflower's life cycle, in plants cultivated in field or in greenhouse. Although the sunflower's rhizosphere is a source of filamentous fungi able to hydrolyse inulin, that might be used in biotechnological processes. This system does not present a higher density of such microorganisms. Species of Aspergillus, Chaetomium, Cunninghamella, Emericela, Eupenicillium, Fusarium, Myrothecium, Neosartorya, Neocosmospora, Penicillium and Thielavia are being related by first time as inulinase producers.

Fungos filamentosos capazes de hidrolisar inulina tem sido isolados de rizosfera de plantas que acumulam esse polissacarídeo nas raízes. Este estudo compreendeu o isolamento e identificação de fungos filamentosos do solo utilizado para o cultivo do girassol e da rizosfera de girassol cultivado em campo e em casa de vegetação, a fim de verificar se há variação na diversidade destes fungos ao longo do ciclo de vida da planta. O fungos foram também caracterizados quanto a capacidade de hidrolisar inulina. Das quarenta e nove espécies de fungos filamentosos isoladas, Penicillium e Aspergillus foram os gêneros que apresentaram maior número de espécies, nove e sete, respectivamente. No final do ciclo de vida do girassol, cultivado tanto em campo quanto em casa de vegetação, foi isolado um menor número de espécies. Cento e cinquenta e nove amostras de fungos filamentosos, isoladas do solo e da rizosfera de girassol e destas 79 (49,7%) foram capazes de hidrolisar inulina. Não houve diferença significativa quanto a proporção de espécies capazes ou não de hidrolisar esse polissacarídeo, ao longo do ciclo de vida do girassol, cultivado tanto em campo quanto em casa de vegetação. Embora a rizosfera de girassol seja uma fonte de fungos filamentosos capazes de hidrolisar inulina, que podem ser utilizados em processos biotecnológicos, ela não atua de modo a concentrar fungos com esta característica. Espécies de Aspergillus, Chaetomium, Cunninghamella, Emericela, Eupenicillium, Fusarium, Myrothecium, Neosartorya, Neocosmospora, Penicillium and Thielavia estão sendo relatados pela primeira vez como produtores de inulinase.