Bradyrhizobium and Azospirillum co-inoculation associated with cobalt and molybdenum application in the soybean crop / Co-inoculação de Bradyrhizobium e Azospirillum associadas a aplicação de cobalto e molibdênio na cultura da soja

ABSTRACT: Co-inoculation between bacteria of the genera Bradyrhizobium and Azospirillum can enhance the nodulation and promote the development of the soybean [Glycine max (L.) Merrill] root system, contributing to the increase in grain yield, in addition to the reduction in production costs and contamination of natural resources. Cobalt (Co) and molybdenum (Mo) use can also favor biological nitrogen fixation. The research evaluated the co-inoculation effect of bacteria associated with the Co and Mo application in soybean crop. The randomized blocks design was employed, in a 2 x 6 factorial scheme, presence and absence of Co and Mo and five ways of using the products Bradyrhizobium and Azospirillum, plus control, with four replications. The treatments were formed by the control (not inoculated + 20 kg N ha-1); seed inoculation with Bradyrhizobium (100 mL ha-1) + 20 kg N ha-1; seed inoculation with Bradyrhizobium (100 mL ha-1) and three treatments applying Bradyrhizobium + Azospirillum in furrow, in different doses. Height of insertion of the first pod, total number of pods and grains per plant, weight of 100 grains and grain yield were evaluated. Inoculation of Bradyrhizobiumjaponicum associated with co-inoculation of Azospirillumbrasilense via foliar and Co and Mo, provided increases in the number of pods per plant, number of grains per pod and weight of 100 grains, reflecting increases in grain yield.The use of Co and Mo, on average, increased soybean yield by 10%, resulting in an average yield of 4,904 kg ha-1.

RESUMO: A co-inoculação entre bactérias do gênero Bradyrhizobium e Azospirillum pode potencializar a nodulação e promover o desenvolvimento do sistema radicular da soja [Glycine max (L.) Merrill], contribuindo com o aumento na produtividade de grãos, além da redução nos custos de produção e contaminação dos recursos naturais. A utilização de cobalto (Co) e molibdênio (Mo), também pode favorecer a fixação biológica de nitrogênio. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da co-inoculação de bactérias associadas a aplicação de Co e Mo na cultura da soja. O delineamento utilizado foi de blocos casualizados, em esquema fatorial 2 x 6, na presença e ausência de Co e Mo e cinco formas de utilização dos produtos Bradyrhizobium e Azospirillum, mais controle, com quatro repetições. Os tratamentos foram formados pela testemunha (não inoculada + 20 kg de N ha-1); inoculação com Bradyrhizobium na semente (100 mL ha-1) + 20 kg de N ha-1; inoculação de sementes com Bradyrhizobium (100 mL ha-1) e três tratamentos aplicando Bradyrhizobium + Azospirillum em sulco em diferentes doses. Foram avaliados altura de inserção da primeira vagem, número total de vagens e grãos por planta, massa de 100 grãos e produtividade de grãos. A inoculação de Bradyrhizobium japonicum associado a co-inoculação de Azospirillum brasilense via foliar e ao Co e Mo, proporcionou incrementos no número de vagens por planta, número de grãos por vagem e massa de 100 grãos, refletindo acréscimos na produtividade de grãos. O uso de Co e Mo, em média, aumentou o rendimento da soja em 10%, resultando numa produtividade média de 4904 kg ha-1.

Plant growth analysis describing the soybean plants response on dryland field to seed co-inoculation

ABSTRACT: Plant growth analysis can be used for soybean plants evaluation to identify morphologic changes caused by soil microbes after seed inoculation. The objective was to measure changes of inoculated soybean plants grown under regular field Brazilian production conditions. The experiment was carried out to compare 5 inoculation treatments: T1 (Bradyrhizobium japonicum and B. diazoefficiens), T2 (T1 and Azospirillum brasilense), T3 (T1 and Trichoderma asperellum), T4 (T1 and T. virens, and Bacillus amyloliquefaciens) and T5 (T1 and Penicillum bilaiae). Leaf area, shoot and root dry matter were measured at vegetative and reproductive growth stages. Results of this study validate the contribution of plant growth analysis of soybeans plants for identifying their responses promoted by the combined inoculation of their seeds with selected microbes. Also, the microbial effects on plant growth vary not only between microbes but also between parts of the plants and through the plant development stages. The introduction of different microbes in soybean rhizosphere combined with Bradyrhizobium sp. strains can contribute to increase crop dry matter productivity during its growing cycle.

RESUMO: Análise de crescimento de plantas pode ser utilizada para avaliação de plantas e identificação de mudanças causadas por microrganismos de solo, depois de serem inoculados nas sementes. O objetivo deste estudo foi medir as mudanças no crescimento de plantas de soja inoculadas em condição de cultivos extensivos de campo no Brasil. O experimento foi conduzido para comparar cinco tratamentos inoculados: T1 (Bradyrhizobium japonicum e B. diazoefficiens), T2 (T1 e Azospirillum brasilense), T3 (T1 e Trichoderma asperellum), T4 (T1 and T. virens, e Bacillus amyloliquefaciens) e T5 (T1 e Penicillum bilaiae). A área foliar e a massa seca da parte aérea e de raízes foram medidas nos estádios vegetativos e reprodutivos. Os resultados validam a contribuição da análise de crescimento de plantas de soja para identificar as respostas causadas pela inoculação de sementes com combinação de microrganismos selecionados. Os efeitos dos microrganismos no crescimento das plantas não variam apenas entre os microrganismos, mas também entre as partes das plantas e ao longo do seu desenvolvimento. A introdução de diferentes micróbios na rizosfera de soja, combinados com cepas de Bradyrhizobium sp. pode aumentar a produtividade de massa seca das culturas durante o seu ciclo de crescimento.

Plant growth analysis describing the soybean plants response on dryland field to seed co-inoculation / Análise de crescimento de plantas descrevendo a resposta do cultivo de soja no campo à coinoculação de sementes

Plant growth analysis can be used for soybean plants evaluation to identify morphologic changes caused by soil microbes after seed inoculation. The objective was to measure changes of inoculated soybean plants grown under regular field Brazilian production conditions. The experiment was carried out to compare 5 inoculation treatments: T1 (Bradyrhizobium japonicum and B. diazoefficiens), T2 (T1 and Azospirillum brasilense), T3 (T1 and Trichoderma asperellum), T4 (T1 and T. virens, and Bacillus amyloliquefaciens) and T5 (T1 and Penicillum bilaiae). Leaf area, shoot and root dry matter were measured at vegetative and reproductive growth stages. Results of this study validate the contribution of plant growth analysis of soybeans plants for identifying their responses promoted by the combined inoculation of their seeds with selected microbes. Also, the microbial effects on plant growth vary not only between microbes but also between parts of the plants and through the plant development stages. The introduction of different microbes in soybean rhizosphere combined with Bradyrhizobium sp. strains can contribute to increase crop dry matter productivity during its growing cycle.

Análise de crescimento de plantas pode ser utilizada para avaliação de plantas e identificação de mudanças causadas por microrganismos de solo, depois de serem inoculados nas sementes. O objetivo deste estudo foi medir as mudanças no crescimento de plantas de soja inoculadas em condição de cultivos extensivos de campo no Brasil. O experimento foi conduzido para comparar cinco tratamentos inoculados: T1 (Bradyrhizobium japonicum e B. diazoefficiens), T2 (T1 e Azospirillum brasilense), T3 (T1 e Trichoderma asperellum), T4 (T1 and T. virens, e Bacillus amyloliquefaciens) e T5 (T1 e Penicillum bilaiae). A área foliar e a massa seca da parte aérea e de raízes foram medidas nos estádios vegetativos e reprodutivos. Os resultados validam a contribuição da análise de crescimento de plantas de soja para identificar as respostas causadas pela inoculação de sementes com combinação de microrganismos selecionados. Os efeitos dos microrganismos no crescimento das plantas não variam apenas entre os microrganismos, mas também entre as partes das plantas e ao longo do seu desenvolvimento. A introdução de diferentes micróbios na rizosfera de soja, combinados com cepas de Bradyrhizobium sp. pode aumentar a produtividade de massa seca das culturas durante o seu ciclo de crescimento.

Plant growth analysis describing the soybean plants response on dryland field to seed co-inoculation / Análise de crescimento de plantas descrevendo a resposta do cultivo de soja no campo à coinoculação de sementes

Plant growth analysis can be used for soybean plants evaluation to identify morphologic changes caused by soil microbes after seed inoculation. The objective was to measure changes of inoculated soybean plants grown under regular field Brazilian production conditions. The experiment was carried out to compare 5 inoculation treatments: T1 (Bradyrhizobium japonicum and B. diazoefficiens), T2 (T1 and Azospirillum brasilense), T3 (T1 and Trichoderma asperellum), T4 (T1 and T. virens, and Bacillus amyloliquefaciens) and T5 (T1 and Penicillum bilaiae). Leaf area, shoot and root dry matter were measured at vegetative and reproductive growth stages. Results of this study validate the contribution of plant growth analysis of soybeans plants for identifying their responses promoted by the combined inoculation of their seeds with selected microbes. Also, the microbial effects on plant growth vary not only between microbes but also between parts of the plants and through the plant development stages. The introduction of different microbes in soybean rhizosphere combined with Bradyrhizobium sp. strains can contribute to increase crop dry matter productivity during its growing cycle.(AU)

Análise de crescimento de plantas pode ser utilizada para avaliação de plantas e identificação de mudanças causadas por microrganismos de solo, depois de serem inoculados nas sementes. O objetivo deste estudo foi medir as mudanças no crescimento de plantas de soja inoculadas em condição de cultivos extensivos de campo no Brasil. O experimento foi conduzido para comparar cinco tratamentos inoculados: T1 (Bradyrhizobium japonicum e B. diazoefficiens), T2 (T1 e Azospirillum brasilense), T3 (T1 e Trichoderma asperellum), T4 (T1 and T. virens, e Bacillus amyloliquefaciens) e T5 (T1 e Penicillum bilaiae). A área foliar e a massa seca da parte aérea e de raízes foram medidas nos estádios vegetativos e reprodutivos. Os resultados validam a contribuição da análise de crescimento de plantas de soja para identificar as respostas causadas pela inoculação de sementes com combinação de microrganismos selecionados. Os efeitos dos microrganismos no crescimento das plantas não variam apenas entre os microrganismos, mas também entre as partes das plantas e ao longo do seu desenvolvimento. A introdução de diferentes micróbios na rizosfera de soja, combinados com cepas de Bradyrhizobium sp. pode aumentar a produtividade de massa seca das culturas durante o seu ciclo de crescimento.(AU)

Gene characterization of Bradyrhizobium spp. strains contrasting in biological nitrogen fixation efficiency in soybean / Caracterização dos genes de cepas de Bradyrhizobium spp. contrastantes quanto à eficiência de fixação biológica de nitrogênio em soja

Bacteria from genus Bradyrhizobium can establish symbiosis with soybean and supply the plant nitrogen demands via biological nitrogen fixation (BNF). This study aimed to characterize genes related to BNF efficiency in B. japonicum strains contrasting in BNF efficiency. These gene sequences were previously identified in B. japonicum (strain S370) as probably related to the BNF efficiency in soybean using a DNA subtractive technique. These genes were amplified with primers based on B. japonicum USDA110 genome. The PCR products were digested with restriction endonucleases and the RFLP products were analyzed by horizontal electrophoresis. Among the four genes, only blr3208 and blr4511 amplified for most of the strains. Neither polymorphism of the restriction profile of blr3208 and blr4511 genes nor with endonuclease for PCR-RFLP was observed. The contrasting strains had blr3208 and blr4511 genes sequenced and the multiple alignment analysis of nucleotide sequences showed the presence of preserved internal regions, confirming the analysis with PCR-RFLP. The blr3208 and blr4511 genes are highly conserved among B. japonicum strains, which may be related to adaptive function during the evolutionary process of Bradyrhizobium genus.

Bactérias do gênero Bradyrhizobium podem estabelecer simbiose com a soja e suprir a demanda de nitrogênio pela fixação biológica de nitrogênio (FBN). Este estudo teve como objetivo caracterizar genes relacionados à eficiência na FBN em cepas de B. japonicum contrastantes quanto a eficiência na FBN. As sequências gênicas relacionadas à eficiência da FBN em soja foram previamente identificadas na cepa S370 de B. japonicum utilizando uma técnica de DNA subtrativo. Os genes foram amplificados com iniciadores construídos a partir do genoma da cepa USDA 110. Os produtos de PCR foram digeridos com endonucleases de restrição e os produtos de RFLP foram analisados por eletroforese horizontal. Dos quatro genes estudados, apenas blr 3208 e blr 4511 amplificaram na maioria das cepas. Não foi observado polimorfismo no perfil de restrição dos genes blr 3208 e blr 4511 por PCR-RFLP. As cepas contrastantes tiveram os genes blr 3208 e blr 4511 sequenciados e a comparação das sequências nucleotídicas por análise de alinhamento múltiplo mostrou a presença de regiões internas preservadas, confirmando a análise realizada por PCR-RFLP. Os genes blr 3208 e blr 4511 são altamente conservados entre as cepas de B. japonicum, o que pode estar relacionado à função adaptativa durante o processo evolutivo do gênero Bradyrhizobium.

Gene characterization of Bradyrhizobium spp. strains contrasting in biological nitrogen fixation efficiency in soybean / Caracterização dos genes de cepas de Bradyrhizobium spp. contrastantes quanto à eficiência de fixação biológica de nitrogênio em soja

Bacteria from genus Bradyrhizobium can establish symbiosis with soybean and supply the plant nitrogen demands via biological nitrogen fixation (BNF). This study aimed to characterize genes related to BNF efficiency in B. japonicum strains contrasting in BNF efficiency. These gene sequences were previously identified in B. japonicum (strain S370) as probably related to the BNF efficiency in soybean using a DNA subtractive technique. These genes were amplified with primers based on B. japonicum USDA110 genome. The PCR products were digested with restriction endonucleases and the RFLP products were analyzed by horizontal electrophoresis. Among the four genes, only blr3208 and blr4511 amplified for most of the strains. Neither polymorphism of the restriction profile of blr3208 and blr4511 genes nor with endonuclease for PCR-RFLP was observed. The contrasting strains had blr3208 and blr4511 genes sequenced and the multiple alignment analysis of nucleotide sequences showed the presence of preserved internal regions, confirming the analysis with PCR-RFLP. The blr3208 and blr4511 genes are highly conserved among B. japonicum strains, which may be related to adaptive function during the evolutionary process of Bradyrhizobium genus.(AU)

Bactérias do gênero Bradyrhizobium podem estabelecer simbiose com a soja e suprir a demanda de nitrogênio pela fixação biológica de nitrogênio (FBN). Este estudo teve como objetivo caracterizar genes relacionados à eficiência na FBN em cepas de B. japonicum contrastantes quanto a eficiência na FBN. As sequências gênicas relacionadas à eficiência da FBN em soja foram previamente identificadas na cepa S370 de B. japonicum utilizando uma técnica de DNA subtrativo. Os genes foram amplificados com iniciadores construídos a partir do genoma da cepa USDA 110. Os produtos de PCR foram digeridos com endonucleases de restrição e os produtos de RFLP foram analisados por eletroforese horizontal. Dos quatro genes estudados, apenas blr 3208 e blr 4511 amplificaram na maioria das cepas. Não foi observado polimorfismo no perfil de restrição dos genes blr 3208 e blr 4511 por PCR-RFLP. As cepas contrastantes tiveram os genes blr 3208 e blr 4511 sequenciados e a comparação das sequências nucleotídicas por análise de alinhamento múltiplo mostrou a presença de regiões internas preservadas, confirmando a análise realizada por PCR-RFLP. Os genes blr 3208 e blr 4511 são altamente conservados entre as cepas de B. japonicum, o que pode estar relacionado à função adaptativa durante o processo evolutivo do gênero Bradyrhizobium.(AU)

Co-inoculation of Bradyrhizobium japonicum and Azospirillum brasilense on the physiological quality of soybean seeds / Coinoculação de Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense na qualidade fisiológica de sementes de soja

The success of the soybean crop depends on the physiological quality of seeds, which can be favored by beneficial microorganisms, however, it may be impaired by unfavorable environmental conditions. The aim of this study was to evaluate the effect of co-inoculation with Bradyrhizobium japonicum and Azospirillum brasilense on the physiological quality of soybean seeds obtained in the 2017/2018 crop season, from a field trial involving 23 cultivars submitted to co-inoculation (in-furrow) or without co-inoculation. Plants were assessed for nodulation at R1 and, after harvest at R8, seeds were assessed for concentration of proteins, mass of thousand seeds, and seed physiological quality [(Germination, emergence of seedlings in sand, and Emergence Speed Index (ESI)]. In the average of cultivars, the number of nodules per plant increased from 36.0 in the control to 44.4 nodules with co-inoculation. Increases in the concentration of proteins and in the mass of thousand seeds due to co-inoculation were 5.6% and 34.7%, respectively. Seeds originated from co-inoculated plants had higher germination rateat the first (50% vs. 45.3%) and at the final (87% vs. 79.8%) countings, in addition to higher rate of seedlings emergence in sand box (83.3% vs. 80%), and higher ESI (18.5 vs. 17.4). The benefits of co-inoculation were observed in 17 of 23 cultivars (74%) for at least two of the seven assessed variables. Considering only the minimal germination of 80%, the seeds originated from 10 non-inoculated cultivars could not be used, whereas for the co-inoculated plants this number fell to four.

O sucesso da cultura da soja depende da qualidade fisiológica das sementes, a qual pode ser favorecida por microrganismos benéficos, mas prejudicada por fatores ambientais desfavoráveis. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da coinoculação com Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense na qualidade fisiológica de sementes de soja obtidas na safra 2017/2018, em ensaio de campo com23 cultivares, submetidas à coinoculação via sulco de semeadura ou mantidas sem coinoculação. As plantas foram avaliadas quanto à nodulação em R1 e, após a colheita (R8), determinaram-se os teores de proteínas, massa de mil sementes e a qualidade fisiológica das sementes [Germinação, emergência em areia e índice de velocidade de emergência (IVE)]. Na média das cultivares, o número de nódulos aumentou de 36,9 no controle para 44,4 nódulos por planta com a coinoculação. Os aumentos nos teores de proteínas e na massa de mil sementes devido à coinoculação foram de 5,6% e 34,7%, respectivamente. As sementes das plantas coinoculadas apresentaram maior germinação na primeira contagem (50,0%vs. 45,3%) e na final (87,0% vs. 79,8%), além de maior taxa de emergência de plântulas em caixa de areia (83,3% vs. 80,0%) e maior IVE (18,5 vs. 17,4). Os benefícios da coinoculação foram observados em 17 das 23 das cultivares (74%), em pelo menos duas das sete variáveis avaliadas. Considerando apenas o critério de germinação mínima de 80%, as sementes de 10 cultivares não inoculadas não serviriam para uso, enquanto que para as coinoculadas esse número caiu para quatro.

Co-inoculation of Bradyrhizobium japonicum and Azospirillum brasilense on the physiological quality of soybean seeds / Coinoculação de Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense na qualidade fisiológica de sementes de soja

The success of the soybean crop depends on the physiological quality of seeds, which can be favored by beneficial microorganisms, however, it may be impaired by unfavorable environmental conditions. The aim of this study was to evaluate the effect of co-inoculation with Bradyrhizobium japonicum and Azospirillum brasilense on the physiological quality of soybean seeds obtained in the 2017/2018 crop season, from a field trial involving 23 cultivars submitted to co-inoculation (in-furrow) or without co-inoculation. Plants were assessed for nodulation at R1 and, after harvest at R8, seeds were assessed for concentration of proteins, mass of thousand seeds, and seed physiological quality [(Germination, emergence of seedlings in sand, and Emergence Speed Index (ESI)]. In the average of cultivars, the number of nodules per plant increased from 36.0 in the control to 44.4 nodules with co-inoculation. Increases in the concentration of proteins and in the mass of thousand seeds due to co-inoculation were 5.6% and 34.7%, respectively. Seeds originated from co-inoculated plants had higher germination rateat the first (50% vs. 45.3%) and at the final (87% vs. 79.8%) countings, in addition to higher rate of seedlings emergence in sand box (83.3% vs. 80%), and higher ESI (18.5 vs. 17.4). The benefits of co-inoculation were observed in 17 of 23 cultivars (74%) for at least two of the seven assessed variables. Considering only the minimal germination of 80%, the seeds originated from 10 non-inoculated cultivars could not be used, whereas for the co-inoculated plants this number fell to four.(AU)

O sucesso da cultura da soja depende da qualidade fisiológica das sementes, a qual pode ser favorecida por microrganismos benéficos, mas prejudicada por fatores ambientais desfavoráveis. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da coinoculação com Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense na qualidade fisiológica de sementes de soja obtidas na safra 2017/2018, em ensaio de campo com23 cultivares, submetidas à coinoculação via sulco de semeadura ou mantidas sem coinoculação. As plantas foram avaliadas quanto à nodulação em R1 e, após a colheita (R8), determinaram-se os teores de proteínas, massa de mil sementes e a qualidade fisiológica das sementes [Germinação, emergência em areia e índice de velocidade de emergência (IVE)]. Na média das cultivares, o número de nódulos aumentou de 36,9 no controle para 44,4 nódulos por planta com a coinoculação. Os aumentos nos teores de proteínas e na massa de mil sementes devido à coinoculação foram de 5,6% e 34,7%, respectivamente. As sementes das plantas coinoculadas apresentaram maior germinação na primeira contagem (50,0%vs. 45,3%) e na final (87,0% vs. 79,8%), além de maior taxa de emergência de plântulas em caixa de areia (83,3% vs. 80,0%) e maior IVE (18,5 vs. 17,4). Os benefícios da coinoculação foram observados em 17 das 23 das cultivares (74%), em pelo menos duas das sete variáveis avaliadas. Considerando apenas o critério de germinação mínima de 80%, as sementes de 10 cultivares não inoculadas não serviriam para uso, enquanto que para as coinoculadas esse número caiu para quatro.(AU)

Produtividade da soja e bioindicadores do solo em função da inoculação de Bradyrhizobium e Azospirillum em sucessão de cultivos / Soybean productivity and soil bioindicators in the function of Bradyrhizobium and Azospirillum inoculation in succession of crops

Com o aumento da demanda mundial por soja, se faz necessário utilizar técnicas alternativas para aumentar a produção da cultura de forma sustentável. A fixação biológica de nitrogênio –FBN realizada por meio de bactérias diazotróficas é considerado uma fonte eficaz e econômica para fornecimento de N para a soja. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produtividade da soja e bioindicadores do solo em função da inoculação de Bradyrhizobium japonicum isolado e a coinoculação com Azospirillum brasilense em sucessão de culturas de outono-inverno. O estudo foi conduzido na área experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, em Dourados, MS, na safra 2016/2017. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em parcelas subdivididas com três repetições. Nas parcelas foram alocados os quatros cultivos de outono- inverno (milho solteiro, milho consorciado com Brachiaria ruziziensis, feijão-caupi solteiroe B. ruziziensis solteira), e nas subparcelas a inoculação via sementes: sem inoculação (testemunha); inoculação com Bradyrhizobium japonicum e coinoculação de B. japonicum +Azospirillum brasilense . A inoculação não foi significativa para nenhuma das variáveis mensuradas assim como a interação da inoculação x culturas de outono -inverno. Os cultivos de outono-inverno influenciaram na produtividade dos grãos, na qual, a soja cultivada em sucessão ao milho consorciado e feijão-caupi obtiveram destaque em suas médias . O carbono da biomassa, quociente metabólico e microbiano do solo foram influenciados pelos cultivos, sendo o maior valor de biomassa microbiana encontrado em sucessão ao milho consorciado, em relação ao feijão-caupi, B. ruziziensis e milho solteiro. A atividade da enzima fosfatase ácida não foi influenciada por nenhum fator estudado. O uso de culturas de outono-inverno contribui para o desempenho da soja em sucessão, e contribuem para aumento da biomassa microbiana do solo.(AU)

As world demand for soybeans increases, it is necessary to use alternative techniques to increase the production of the crop in a sustainable way. Biological nitrogen fixation-BNF performed by diazotrophic bacteria is considered an efficient and economical source for N supply to the soybean. This study aimed to evaluate soybean productivity and soil bioindicators as a function of the inoculation of Bradyrhizobium japonicum isolated and the co-inoculation with Azospirillum brasilense in succession of autumn-winter crops. The experiment was carried out in the experimental area of Embrapa Western Agriculture, in Dourados, MS, in the 2016/2017 harvest season. The experimental design was in randomized blocks in subdivided plots with three replicates. In the plots were allocated the four autumn-winter crops (single corn, corn intercropped with Brachiaria ruziziensis, single cowpea and single B. ruziziensis), and in the subplots inoculation via seeds: without inoculation (control); inoculation with B japonicum and co-inoculation of B. japonicum + A.brasilense. No significant effect of inoculation methods was observed on the studied variables as well as an interaction of inoculation vs. autumn-winter crops. The autumn-winter crops influence the grain yield, which the soybeans cultivated in succession to intercropping maize and cowpea achieved better averages. The microbial biomass carbon, metabolic and microbial quotients were influenced by the crops, being the highest value of microbial biomass carbon found in succession to intercropped corn, in relation to cowpea, B. ruziziensis and single maize. The activity of the acid phosphatase enzyme was not influenced by any factor studied. The use of autumn winter crops contributes to the performance of soybeans in succession and contribute to the increase of soil microbial biomass.(AU)

Produtividade da soja e bioindicadores do solo em função da inoculação de Bradyrhizobium e Azospirillum em sucessão de cultivos / Soybean productivity and soil bioindicators in the function of Bradyrhizobium and Azospirillum inoculation in succession of crops

Com o aumento da demanda mundial por soja, se faz necessário utilizar técnicas alternativas para aumentar a produção da cultura de forma sustentável. A fixação biológica de nitrogênio –FBN realizada por meio de bactérias diazotróficas é considerado uma fonte eficaz e econômica para fornecimento de N para a soja. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produtividade da soja e bioindicadores do solo em função da inoculação de Bradyrhizobium japonicum isolado e a coinoculação com Azospirillum brasilense em sucessão de culturas de outono-inverno. O estudo foi conduzido na área experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, em Dourados, MS, na safra 2016/2017. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em parcelas subdivididas com três repetições. Nas parcelas foram alocados os quatros cultivos de outono- inverno (milho solteiro, milho consorciado com Brachiaria ruziziensis, feijão-caupi solteiroe B. ruziziensis solteira), e nas subparcelas a inoculação via sementes: sem inoculação (testemunha); inoculação com Bradyrhizobium japonicum e coinoculação de B. japonicum +Azospirillum brasilense . A inoculação não foi significativa para nenhuma das variáveis mensuradas assim como a interação da inoculação x culturas de outono -inverno. Os cultivos de outono-inverno influenciaram na produtividade dos grãos, na qual, a soja cultivada em sucessão ao milho consorciado e feijão-caupi obtiveram destaque em suas médias . O carbono da biomassa, quociente metabólico e microbiano do solo foram influenciados pelos cultivos, sendo o maior valor de biomassa microbiana encontrado em sucessão ao milho consorciado, em relação ao feijão-caupi, B. ruziziensis e milho solteiro. A atividade da enzima fosfatase ácida não foi influenciada por nenhum fator estudado. O uso de culturas de outono-inverno contribui para o desempenho da soja em sucessão, e contribuem para aumento da biomassa microbiana do solo.

As world demand for soybeans increases, it is necessary to use alternative techniques to increase the production of the crop in a sustainable way. Biological nitrogen fixation-BNF performed by diazotrophic bacteria is considered an efficient and economical source for N supply to the soybean. This study aimed to evaluate soybean productivity and soil bioindicators as a function of the inoculation of Bradyrhizobium japonicum isolated and the co-inoculation with Azospirillum brasilense in succession of autumn-winter crops. The experiment was carried out in the experimental area of Embrapa Western Agriculture, in Dourados, MS, in the 2016/2017 harvest season. The experimental design was in randomized blocks in subdivided plots with three replicates. In the plots were allocated the four autumn-winter crops (single corn, corn intercropped with Brachiaria ruziziensis, single cowpea and single B. ruziziensis), and in the subplots inoculation via seeds: without inoculation (control); inoculation with B japonicum and co-inoculation of B. japonicum + A.brasilense. No significant effect of inoculation methods was observed on the studied variables as well as an interaction of inoculation vs. autumn-winter crops. The autumn-winter crops influence the grain yield, which the soybeans cultivated in succession to intercropping maize and cowpea achieved better averages. The microbial biomass carbon, metabolic and microbial quotients were influenced by the crops, being the highest value of microbial biomass carbon found in succession to intercropped corn, in relation to cowpea, B. ruziziensis and single maize. The activity of the acid phosphatase enzyme was not influenced by any factor studied. The use of autumn winter crops contributes to the performance of soybeans in succession and contribute to the increase of soil microbial biomass.

Diferentes inoculantes e formas de inoculação e sua influência sobre os componentes de produção e teor de nitrogênio da cultura da soja / Different inoculants and forms of inoculation and its influence on the components of production and the content of nitrogen in soybean

A demanda de nitrogênio, durante o ciclo da cultura soja, é suprida pela associação simbiótica entre as raízes da soja e as bactérias do gênero Bradyrhizobium. Além disso, está disponível para o produtor a possibilidade de se utilizar bactérias promotoras do crescimento de plantas do gênero Azospirillum, que, em coinoculação, podem trazer benefícios para a nodulação da soja e na eficiência de absorção de nutrientes. O objetivo do presente trabalho foi o de avaliar a eficiência das bactérias Bradyrhizobium e Azospirillum brasilense, de forma isolada e mista, em diferentes formas de aplicação sobre os componentes de rendimento, produtividade e teor de nitrogênio da soja. O experimento foi conduzido através do delineamento em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições, sendo eles: T1: Bradyrhizobium aplicado no sulco; T2: Bradyrhizobium aplicado na semente; T3: Bradyrhizobium + Azospirillum brasilense no sulco; T4: Bradyrhizobium japonicum + Azospirillum brasilense aplicado via tratamento de sementes. A cultivar utilizada no trabalho foi a Nidera 5909 com 50 cm entre linhas. Avaliaram-se a altura de plantas, diâmetro do caule, número de nós reprodutivos, número de vagens por planta, número de grãos por vagem, massa de mil grãos, produtividade e teor de nitrogênio na folha. Somente para o teor de nitrogênio, a aplicação no sulco foi superior a inoculação e coinoculação na semente, a coinoculação no sulco apresentou a maior massa de mil grãos. A associação das duas bactérias proporcionou as maiores produtividades para as condições testadas.(AU)

The nitrogen demand during the soybean cycle is supplied by the symbiotic association between soybean roots and Bradyrhizobium bacteria. In addition, it is available to the grower the possibility of using bacteria that promote the growth of plants of the genus Azospirillum, which in coinoculation can bring benefits to soybean nodulation and nutrient absorption efficiency. The objective of the present work was to evaluate the efficiency of the Bradyrhizobium and Azospirillum brasilense bacteria, isolated and mixed in different forms of application on the components of yield, yield and nitrogen content of soybean. The experiment was conducted in a randomized block design with four treatments and five replications: T1: Bradyrhizobium applied in the furrow; T 2: Bradyrhizobium applied to the seed; T 3: Bradyrhizobium + Azospirillum brasilense in the furrow; T 4: Bradyrhizobium japonicum + Azospirillum brasilense applied via seed treatment with 5 repetitions, using the cultivar Nidera 5909 with 50cm between rows. The variable responses evaluated were: Plant height, stem diameter, number of reproductive nodes, number of pods per plant, number of grains per pod, weight of thousand grains, yield and nitrogen content in the leaf. Only for the nitrogen content the application in the furrow was superior to the inoculation and co-inoculation in the seed, the co-inoculation in the furrow had the highest weight for a thousand grains. The combination of both bacteria gave the highest yields for the conditions tested.(AU)

Diferentes inoculantes e formas de inoculação e sua influência sobre os componentes de produção e teor de nitrogênio da cultura da soja / Different inoculants and forms of inoculation and its influence on the components of production and the content of nitrogen in soybean

A demanda de nitrogênio, durante o ciclo da cultura soja, é suprida pela associação simbiótica entre as raízes da soja e as bactérias do gênero Bradyrhizobium. Além disso, está disponível para o produtor a possibilidade de seutilizar bactérias promotoras do crescimento de plantas do gênero Azospirillum, que, em coinoculação, podem trazer benefícios para a nodulação da soja e na eficiência de absorção de nutrientes. O objetivo do presente trabalho foi o de avaliar a eficiênciadas bactérias Bradyrhizobiume Azospirillum brasilense, de forma isolada e mista, em diferentes formas de aplicação sobre os componentes de rendimento, produtividade e teor de nitrogênio da soja. O experimento foi conduzido através do delineamento em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições, sendo eles: T1: Bradyrhizobium aplicado no sulco; T2: Bradyrhizobiumaplicado na semente; T3: Bradyrhizobium+ Azospirillum brasilenseno sulco; T4: Bradyrhizobium japonicum+ Azospirillum brasilenseaplicado via tratamento de sementes. A cultivar utilizada no trabalho foi a Nidera 5909 com 50 cm entre linhas. Avaliaram-se a altura de plantas, diâmetro do caule, número de nós reprodutivos, número de vagens por planta, número de grãos por vagem, massa de mil grãos, produtividade e teor de nitrogênio na folha. Somente para o teor de nitrogênio, a aplicação no sulco foi superior a inoculação e coinoculação na semente, a coinoculação no sulco apresentou a maior massa de mil grãos. A associação das duas bactérias proporcionou as maiores produtividades para as condições testadas.(AU)

The nitrogen demand during the soybean cycle is supplied by the symbiotic association between soybean roots and Bradyrhizobium bacteria. In addition, it is available to the grower the possibility of using bacteria that promote the growth of plants of the genus Azospirillum, which in coinoculation can bring benefits to soybean nodulation and nutrientabsorption efficiency. The objective of the present work was to evaluate the efficiency of the Bradyrhizobiumand Azospirillum brasilensebacteria, isolated and mixed in different forms of application on the components of yield, yield and nitrogen contentof soybean. The experiment was conducted in a randomized block design with four treatments and five replications: T1: Bradyrhizobiumapplied in the furrow; T 2: Bradyrhizobiumapplied to the seed; T 3: Bradyrhizobium+ Azospirillum brasilensein the furrow; T 4: Bradyrhizobium japonicum+ Azospirillum brasilenseapplied via seed treatment with 5 repetitions, using the cultivar Nidera 5909 with 50cm between rows. The variable responses evaluated were: Plant height, stem diameter, number of reproductive nodes, number of pods per plant, number of grains per pod, weight of thousand grains, yield and nitrogen content in the leaf. Only for the nitrogen content the application in the furrow was superior to the inoculation and co-inoculation in the seed, the co-inoculation in the furrow had the highest weight for a thousand grains. The combination of both bacteria gave the highest yields for the conditions tested.(AU)

Genome sequence of Bradyrhizobium embrapense strain CNPSo 2833T, isolated from a root nodule of Desmodium heterocarpon

Bradyrhizobium embrapense CNPSo 2833T is a nitrogen-fixing symbiont of the legume pasture Desmodium. Its draft genome contains 8,267,832 bp and 7876 CDSs. The symbiotic island includes nodulation and nitrogen fixation genes resembling the operon organization of B. japonicum. Several CDSs related to secretion proteins and stress tolerance were also identified.(AU)

Soybean after the consortium corn with tropical forages in the savannah / Soja após consórcio de milho com forrageiras tropicais no cerrado

The biggest limitation to sustainable tillage in the Savannah region is the low biomass accumulation during autumn up to spring, due to low water availability and high temperatures characterizing these regions as having a warm and dry winter. The consortium of grains crops with tropical forages mainly of the genus Panicum and Urochloa is an alternative, to this situation. This study aimed to evaluate the effect of the straw production of Panicum and Urochloa after consortium with corn in the crop-livestock integration system on the soybean crop irrigated in succession. The experiment was conducted at the Farm for Teaching, Research and Extension, Faculty of Engineering - UNESP, Ilha Solteira in an Oxisol in Savannah conditions, being in no-tillage for 8 years (previous corn crop). The experimental design was a randomized block with four replications and four treatments: Panicum maximum cv. Tanzania sown during the nitrogen fertilization (CTD) of the corn; Panicum maximum cv. Mombasa sown during the nitrogen fertilization (CMD) of the corn; Urochloa brizantha cv. Xaraés sown during the occasion of nitrogen fertilization (CBD) of the corn; Urochloa ruziziensis cv. Comum sown during the nitrogen fertilization (CRD) of the corn. After harvesting the corn and forages cuts, soybean was planted with seeds inoculated with Bradyrhizobium japonicum (Turfy with 600,000 viable cells/seed),

O artigo não apresenta resumo em português.

Genetic diversity of Rhizobia isolates from Amazon soils using cowpea (Vigna unguiculata) as trap plant

The aim of this work was to characterize rhizobia isolated from the root nodules of cowpea (Vigna unguiculata) plants cultivated in Amazon soils samples by means of ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis) and sequencing analysis, to know their phylogenetic relationships. The 16S rRNA gene of rhizobia was amplified by PCR (polymerase chain reaction) using universal primers Y1 and Y3. The amplification products were analyzed by the restriction enzymes HinfI, MspI and DdeI and also sequenced with Y1, Y3 and six intermediate primers. The clustering analysis based on ARDRA profiles separated the Amazon isolates in three subgroups, which formed a group apart from the reference isolates of Bradyrhizobium japonicum and Bradyrhizobium elkanii. The clustering analysis of 16S rRNA gene sequences showed that the fast-growing isolates had similarity with Enterobacter, Rhizobium, Klebsiella and Bradyrhizobium and all the slow-growing clustered close to Bradyrhizobium.

Solubilisation of inorganic phosphates by inoculant strains from tropical legumes

Microbial solubilisation of low soluble inorganic phosphates is an important process contributing for the phosphorus available to plants in tropical soils. This study evaluates the ability of inoculant strains for tropical legumes to solubilise inorganic phosphates of low solubility that are found in tropical soils. Seven strains of Leguminosae nodulating bacteria (LNB) were compared with one another and with a non-nodulating positive control, Burkholderia cepacia (LMG 1222T). Four of the strains are used as inoculants for cowpeas (Vigna unguiculata) (Bradyrhizobium sp. UFLA 03-84; Bradyrhizobium elkani INPA 03-11B and Bradyrhizobium japonicum BR3267) or for common beans (Phaseolus vulgaris) (Rhizobium tropici CIAT 899T). Rhizobium etli UFLA 02-100 and Rhizobium leguminosarum 316C10a are also efficient nodulators of beans and Cupriavidus taiwanensis LMG 19424T nodulates on Mimosa pudica. Two experiments, with solid and liquid media, were performed to determine whether the strains were able to solubilise CaHPO4, Al(H2PO4)3 or FePO4.2H2O. On solid GELP medium none of the strains dissolved FePO4.2H2O, but LMG 1222, UFLA 03-84 and CIAT 899 solubilised CaHPO4 particularly well. These strains, along with LMG 19424 and BR 3267, were also able to increase the solubility of Al(H2PO4)3. In liquid GELP medium, LMG 1222 solubilised all phosphate sources, but no legume nodulating strain could increase the solubility of Al(H2PO4)3. The strains CIAT 899 and UFLA 02-100 were the only legume nodulating bacteria able to solubilise the other phosphate sources in liquid media, dissolving both CaHPO4 and FePO4.2H2O. There was a negative correlation between the pH of the culture medium and the concentration of soluble phosphate when the phosphorus source was CaHPO4 or FePO4.2H2O. The contribution of these strains to increasing the phosphorus nutrition of legumes and non-legume plant species should be investigated further by in vivo experiments.

Solubilisation of inorganic phosphates by inoculant strains from tropical legumes

Microbial solubilisation of low soluble inorganic phosphates is an important process contributing for the phosphorus available to plants in tropical soils. This study evaluates the ability of inoculant strains for tropical legumes to solubilise inorganic phosphates of low solubility that are found in tropical soils. Seven strains of Leguminosae nodulating bacteria (LNB) were compared with one another and with a non-nodulating positive control, Burkholderia cepacia (LMG 1222T). Four of the strains are used as inoculants for cowpeas (Vigna unguiculata) (Bradyrhizobium sp. UFLA 03-84; Bradyrhizobium elkani INPA 03-11B and Bradyrhizobium japonicum BR3267) or for common beans (Phaseolus vulgaris) (Rhizobium tropici CIAT 899T). Rhizobium etli UFLA 02-100 and Rhizobium leguminosarum 316C10a are also efficient nodulators of beans and Cupriavidus taiwanensis LMG 19424T nodulates on Mimosa pudica. Two experiments, with solid and liquid media, were performed to determine whether the strains were able to solubilise CaHPO4, Al(H2PO4)3 or FePO4.2H2O. On solid GELP medium none of the strains dissolved FePO4.2H2O, but LMG 1222, UFLA 03-84 and CIAT 899 solubilised CaHPO4 particularly well. These strains, along with LMG 19424 and BR 3267, were also able to increase the solubility of Al(H2PO4)3. In liquid GELP medium, LMG 1222 solubilised all phosphate sources, but no legume nodulating strain could increase the solubility of Al(H2PO4)3. The strains CIAT 899 and UFLA 02-100 were the only legume nodulating bacteria able to solubilise the other phosphate sources in liquid media, dissolving both CaHPO4 and FePO4.2H2O. There was a negative correlation between the pH of the culture medium and the concentration of soluble phosphate when the phosphorus source was CaHPO4 or FePO4.2H2O. The contribution of these strains to increasing the phosphorus nutrition of legumes and non-legume plant species should be investigated further by in vivo experiments.

Application of representational difference analysis to identify genomic differences between Bradyrhizobium elkanii and B. Japonicum species

Bradyrhizobium elkanii is successfully used in the formulation of commercial inoculants and, together with B. japonicum, it fully supplies the plant nitrogen demands. Despite the similarity between B. japonicum and B. elkanii species, several works demonstrated genetic and physiological differences between them. In this work Representational Difference Analysis (RDA) was used for genomic comparison between B. elkanii SEMIA 587, a crop inoculant strain, and B. japonicum USDA 110, a reference strain. Two hundred sequences were obtained. From these, 46 sequences belonged exclusively to the genome of B. elkanii strain, and 154 showed similarity to sequences from B. japonicum genome. From the 46 sequences with no similarity to sequences from B. japonicum, 39 showed no similarity to sequences in public databases and seven showed similarity to sequences of genes coding for known proteins. These seven sequences were divided in three groups: similar to sequences from other Bradyrhizobium strains, similar to sequences from other nitrogen-fixing bacteria, and similar to sequences from non nitrogen-fixing bacteria. These new sequences could be used as DNA markers in order to investigate the rates of genetic material gain and loss in natural Bradyrhizobium strains.

Characterization of indigenous rhizobia from Caatinga

The aim of this study was to characterize rhizobial isolates from Cratylia mollis Mart. ex Benth, Calliandra depauperata Benth. and Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir. by means of rhizobial colonies morphology and restriction analysis of the 16S ribosomal gene (16S rDNA-ARDRA). Nodules were collected in the field and from plants cultivated in a greenhouse experiment using Caatinga soil samples. Sixty seven isolates were described by morphological analysis. Forty seven representative isolates were used for ARDRA analysis using seven restriction enzymes. We observed high diversity of both slow and fast-growing rhizobia that formed three morpho-physiological clusters. A few fast-growing isolates formed a group of strains of the Bradyrhizobium type; however, most of them diverged from the B. japonicum and B. elkanii species. Cratylia mollis nodule isolates were the most diverse, while all Mimosa tenuiflora isolates displayed fast growth with no pH change and were clustered into groups bearing 100% similarity, according to ARDRA results.

Bradyrhizobium strain and the 15N natural abundance quantification of biological N2 fixation in soybean

In commercial plantations of soybean in both the Southern and the Cerrado regions, contributions from biological nitrogen fixation (BNF) are generally proportionately high. When using the 15N natural abundance technique to quantify BNF inputs, it is essential to determine, with accuracy, the 15N abundance of the N derived from BNF (the 'B' value). This study aimed to determine the effect of four recommended strains of Bradyrhizobium spp. (two B. japonicum and two B. elkanii) on the 'B' value of soybean grown in pots in an open field using an equation based on the determination of 15N natural abundance in a non-labelled soil, and estimate of the contribution of BNF derived from the use of 15N-isotope dilution in soils enriched with 15N. To evaluate N2 fixation by soybean, three non-N2-fixing reference crops were grown under the same conditions. Regardless of Bradyrhizobium strain, no differences were observed in dry matter, nodule weight and total N between labelled and non-labelled soil. The N2 fixation of the soybeans grown in the two soil conditions were similar. The mean 'B' values of the soybeans inoculated with the B. japonicum strains were -1.84 ‰ and -0.50 ‰, while those inoculated with B. elkanii were -3.67 ‰ and -1.0 ‰, for the shoot tissue and the whole plant, respectively. Finally, the 'B' value for the soybean crop varied considerably in function of the inoculated Bradyrhizobium strain, being most important when only the shoot tissue was utilised to estimate the proportion of N in the plant derived from N2 fixation.

Em plantações comerciais de soja na região Sul e do Cerrado, as contribuições da fixação biológica de Nitrogênio (FBN) são geralmente elevadas. Quando usamos a técnica da abundância natural de 15N para quantificar a FBN, é essencial determinar com exatidão a abundância de 15N do N derivado da FBN (valor 'B'). Este trabalho buscou determinar o efeito das quatro estirpes de Bradyrhizobium spp. (duas B. japonicum, duas B. elkanii) sobre o valor 'B' de soja crescida em vasos em ambiente aberto usando uma equação na determinação da abundância natural de 15N em um solo não enriquecido com 15N, e estimativas da contribuição da FBN derivado do uso da técnica de diluição isotópica de 15N em solo enriquecido com 15N. Para avaliar a fixação de N2 pela soja três plantas referenciam foram crescidas nas mesmas condições. Independente da estirpe de Bradyrhizobium, não foi observada diferença para matéria seca, massa de nódulos e N total entre solo marcado e não marcado. A fixação de N2 em soja crescida nas duas condições de marcação do solo foi semelhante. Os valores médios de 'B' para plantas de soja inoculadas com estirpes de B. japonicum foram, em média, de -1,84 ‰ e -0,50 ‰ enquanto as inoculadas com B. elkanii apresentaram médias de -3,67 ‰ e -1,00 ‰, para parte aérea e planta inteira, respectivamente. Finalmente, o valor 'B' para a cultura da soja variou consideravelmente em função da estirpe de Bradyrhizobium inoculada, sendo mais importante quando se utiliza somente a parte aérea da planta para estimar a proporção do N da planta derivado da fixação de N2.