Enzymatic stoichiometry in tropical soil under pure and mixed plantations of eucalyptus with N2-fixing trees

Soil enzymes play a fundamental role in nutrient cycling in forest systems. The stoichiometry of C, N, and P­acquiring enzymes has been used to indicate nutrient limitation in the soil. However, the enzymatic stoichiometry remains poorly understood in pure and mixed eucalypt plantations. Thus, this study aims to assess the activity of enzymes in the soil to address the hypothesis that the introduction of N2-fixing trees could influence the enzymatic stoichiometry on C, N, and P cycling. The activity of ß-glucosidase (BG), urease (U), and acid phosphatase (AP) was assessed in soil (0-20 cm depth) of pure Eucalyptus grandis without (E) and with N fertilization (E+N), and a mixed system with E. grandis and Acacia mangium (E+A), and a pure A. mangium (A) plantation at 27 and 39 months after planting. The activities of BG/U, BG/AP, and U/AP were used to calculate the enzyme C/N, C/P, and N/P ratios, respectively. Rates of N­acquiring enzymes were higher in E and E+N, while soil microorganisms invested in P­acquiring enzymes in A and E+A. The vector length and angle demonstrated that C demand by microorganisms does not change in relation to N and P, regardless of the treatment. However, N demand decreased in relation to P in A and E+A (mainly at 27 months). Our results suggest that enzymes activity in pure eucalypt systems is limited for their soil-litter nutrient contents. At the same time while acacia and mixed plantation seem to invest in P­acquiring enzymes to improve biological N2 fixation promoted by diazotrophic bacteria associated to acacia.

Starter nitrogen fertilization in different soybean cultivars / Adubação nitrogenada de arranque em diferentes cultivares de soja

Although several studies have demonstrated that biological nitrogen fixation can provide the nitrogen required by soybean, doubts regarding the need for nutrient application at sowing, specifically "starter N," inearly soybean cultivars persist, particularly in high-yielding crop fields. Thus, this study aimed to evaluate the effect of starter nitrogen fertilization on soybean cultivars with different maturity cycles. The experiment was conducted at Fazenda Recanto, in Carmo do Rio Claro, Minas Gerais state, during two crop seasons (2016/2017 and 2017/2018), using a randomized complete block designwith split-plot arrangement and four replications. In the 2016/17 croppingseason, the plots were comprised of three soybean cultivars (M6410 IPRO, NS7300 IPRO, and TEC7849 IPRO). In the 2017/18 cropping season, the plots consisted of four cultivars (M5917 IPRO, M6410 IPRO, AS3680 IPRO, andNS7670 RR). The subplots were assignedfour nitrogen doses at sowing (0, 10, 20, 40 kg ha-1). Grain yield, number of nodules per plant, mass of dry nodules per plant, number of grains and pods per plant, plant height and insertion of the first legume were evaluated. Experimental data were subjected to analysis of variance, and means were compared using the Scott-Knott test at 5% probability. The nitrogen rates at sowing did not influence soybean yields and agronomic characters of cultivars evaluated in the cropping 2016/17 and 2017/18. Increasing doses of nitrogen inhibited soybean nodulation.(AU)

Apesar de vários estudosjá terem demostrado quea fixação biológica de nitrogênioé capaz de fornecer o nitrogênio (N) requerido pela soja, dúvidassobre a necessidade deaplicação no nutriente na semeadura "N dearranque", em cultivares precoces de sojaainda são recorrentes, principalmente em lavouras com alto potencial de produtividade. Dessa forma, objetivou-se com esse estudo avaliar o efeito da adubação nitrogenada de arranque em cultivares de soja com diferentes ciclos. O experimento foi realizado na Fazenda Recanto, emCarmo do Rio Claro, Estado de Minas Gerais, em duas safras (2016/2017 e 2017/2018), em delineamento em blocos casualizados, em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. As parcelas foram compostas na safra 2016/17 por três cultivares de soja (M6410 IPRO, NS7300 IPRO e TEC7849 IPRO), e na safra 2017/18 por quatro cultivares (M5917IPRO, M6410IPRO, AS3680IPROeNS7670RR). A subparcelas foram constituídas por quatro doses de N na semeadura (0, 10, 20, 40 kg ha-1). Foi avaliada a produtividade de grãos, número de nódulos por planta, massa de nódulos secos por planta, número de grãos e vagens por planta, altura de plantas e de inserção do primeiro legume. Os dados experimentais foram submetidos à análise de variância, e as médias comparadas através do teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. As doses de N em semeadura não influenciaram a produtividade e os caracteres agronômicos das cultivares avaliadas nassafras2016/17 e 2017/18. Doses crescentes de nitrogênio inibiram a nodulação da soja.(AU)

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.

Maize legume intercropping systems in southern Mexico: A review of benefits and challenges / Sistemas consorciados de milho no sul do México: uma revisão dos benefícios e desafios

Intercropping is the process of planting two or more crops simultaneously in the same field in order to provide greater ecosystem services (i.e. services related to sustainable land and water use, climate change mitigation, and ecosystem restoration). In southern Mexico, the cereal-legume intercropping is a traditional cropping practice that is declining overtime. This paper provides a literature review of the potential benefits and constraints of a maize-legume intercropping for small-scale farms in southern Mexico. This review explored and elucidated the different ecosystem services delivered by maize-legume intercropping systems. This information will help farmers know how to make a better use of cereal-legume intercropping systems to increase maize yields, improve their socioeconomic conditions, and enhance conservation agricultural practices in southern Mexico.

Consórcio é o processo de plantar duas ou mais safras simultaneamente no mesmo campo, a fim de fornecer maiores serviços de ecossistema (ou seja, serviços relacionados ao uso sustentável da terra e da água, mitigação das mudanças climáticas e restauração do ecossistema) para as lavouras. No sul do México, o consórcio cereal-leguminosa é uma prática tradicional de cultivo que está diminuindo com o tempo. Este artigo fornece uma revisão da literatura sobre os benefícios e limitações potenciais do consórcio milho-leguminosa para fazendas de pequena escala no sul do México. Esta revisão foi escrita para explorar e elucidar os diferentes serviços ecossistêmicos fornecidos por sistemas consorciados de milho e leguminosa. Essas informações ajudarão os agricultores a saber como fazer um melhor uso dos sistemas consorciados de cereais e leguminosas para aumentar a produtividade do milho, melhorar sua subsistência socioeconômica e melhorar as práticas agrícolas de conservação no sul do México.

Agroeconomic response of inoculated common bean as affected by nitrogen application along the growth cycle / Resposta agroeconômica do feijão-comum inoculado em função da aplicação de nitrogênio ao longo do ciclo de crescimento

Biological nitrogen fixation (BNF) is an alternative for the supply of N, aiming at reducing production costs and environmental impacts of common bean crops. This work aimed to evaluate the agroeconomic performance of the inoculated common bean subjected to N-fertilizer application at different phenological phases. N-fertilizer, in a total of 90 kg ha-1 as urea, was applied at 3 phases: planting (P), phenological phase V4 (V4), and phenological phase R5 (R5) of the common bean, in two field experiments. The used treatments were: P0V40R50, P0V445R545, P0V490R50, P0V40R590, P30V430R530, P30V460R50, P30V40R560, P60V430R50, P60V40R530, and P90V40R50. All treatments were inoculated with peat inoculum containing the commercial strain SEMIA 4077 (Rhizobium tropici). The number of nodules (NN), nodule dry mass (NDM), leaf area index (LAI), root dry mass (RDM), shoot dry mass (SDM), grain yield (GY), production cost (PC), gross revenue (GR), net revenue (NR), and benefit-cost ratio (BCR) were determined. Inoculated treatment (P0V40R50) showed higher NN and NDM. Although inoculated treatment (P0V40R50) showed lower values of LAI, RDM, SDM, and GY, inoculation can result in GR, NR, and BCR equal to N-fertilized treatments, depending on the prices achieved for grains sale.

A fixação biológica de nitrogênio (FBN) é uma alternativa para o fornecimento de N, visando reduzir os custos de produção e os impactos ambientais da cultura do feijoeiro. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho agroeconômico do feijão inoculado submetido à aplicação de N-fertilizante em diferentes fases fenológicas. O fertilizante N, em um total de 90 kg ha-1 na forma de ureia, foi aplicado em 3 fases: plantio (P), fase fenológica V4 (V4) e fase fenológica R5 (R5) do feijoeiro, em dois experimentos de campo. Os tratamentos utilizados foram: P0V40R50, P0V445R545, P0V490R50, P0V40R590, P30V430R530, P30V460R50, P30V40R560, P60V430R50, P60V40R530 e P90V40R50. Todos os tratamentos foram inoculados com inóculo de turfa contendo a cepa comercial SEMIA 4077 (Rhizobium tropici). O número de nódulos (NN), massa seca do nódulo (NDM), índice de área foliar (IAF), massa seca da raiz (RDM), massa seca da parte aérea (SDM), rendimento de grãos (GY), custo de produção (PC), receita bruta (GR), receita líquida (RL) e relação custo-benefício (BCR) foram apurados. O tratamento inoculado (P0V40R50) apresentou maior NN e NDM. Embora o tratamento inoculado (P0V40R50) tenha apresentado menores valores de LAI, RDM, SDM e GY, a inoculação pode resultar em GR, NR e BCR semelhantes aos tratamentos fertilizados com N, dependendo dos preços obtidos para a venda dos grãos.

Biological inputs, more economy and greater sustainability / Insumos biológicos, mais economia e maior sustentabilidade

The problems generated by the inappropriate use of agrotoxins and imported and costly chemical products to guarantee the health of the plants have been a great challenge for Brazilian farmers. The growing development and supply of new products of biological origin on the market is strengthening the portfolio of available bio-inputs for the production system. Among the benefits of the use of bioinputs is the greater sustainability of the productive system, with less frequent outbreaks of pests, reduction in application costs, greater efficiency of biological nitrogen fixation and promotion of plant growth. These benefits will promote greater profitability and contribute to a more sustainable agriculture. In this way, this review intends to discover some of the techniques that can be used in agriculture within two preceitos of sustainable agriculture.(AU)

Os problemas gerados pelo uso inadequado de agrotóxicos e produtos químicos importados e custosos para garantir a sanidade das plantas têm sido um grande desafio para os agricultores brasileiros. O crescente desenvolvimento e oferta de novos produtos de origem biológica no mercado vêm fortalecendo o portfólio de bioinsumos disponíveis para o sistema de produção. Entre os benefíciosda utilização de bioinsumos está a maior sustentabilidade do sistema produtivo, com surtos de pragas menos frequentes, redução dos custos de aplicação, maior eficiência da fixação biológica de nitrogênio e promoção de crescimento de plantas. Esses benefícios irão propiciar maior lucratividade e contribuir para uma agricultura mais sustentável. Dessa forma, esta revisão tem o intuito de descrever algumas das técnicas que podem ser utilizadas na agricultura dentro dos preceitos da agricultura sustentável.(AU)

The use of rhizobium and mycorrhizae in soil containing rhizobiophage to improve growth and nodulation of cowpea

The interaction between leguminous plants and rhizosphere microorganisms is essential because it can either enhance or inhibit the beneficial effects of individual species. Phages are one of the biotic factors with a negative impact on the beneficial bacteria in soil rhizosphere. In the current study, phage showed lytic activity against Bradyrhizobium sp. Vigna (tal16) with an icosahedral head at a 43.44 nm diameter and a long non-contractile tail, measuring 99.85 nm. This phage belongs to the Siphoviridae family, found in the Met El-Ez area of Dakalia Governorate in Egypt. The results revealed that the presence of phage in soil affected nodulation and growth parameters. Mycorrhizal inoculation aggravated the negative effects of this phage. Cowpea grown in soil containing phage VB_BrV_SD4 showed a reduction in the nodule number, nitrogenase activity, and total N of 40-50 %; however, mycorrhizal inoculation augmented this negative effect with a reduction percentage to 20-28 %. Mycorrhizal inoculation also improved total chlorophyll, carotenoids, legume amount, and the seed protein content.

Influence of common bean genotypes and rhizobia interaction for nodulation and nitrogen fixation / Influência da interação entre genótipos de feijoeiro e rizóbios na nodulação e fixação de nitrogênio

Bacteria from the rhizobia group are able to associate symbiotically with bean crop, forming nodules in the root, in which the biological nitrogen-fixing process occurs. However, the efficiency of this process has been low and it can be attributed to genetic and environmental factors. Thus, the objective of this study was to evaluate the capacity of nodulation of local varieties and commercial common bean cultivars inoculated with a Rhizobium tropici strain used in commercial inoculants and rhizobia isolates from common bean root nodules. The experiment was carried out in a factorial scheme (2x4), in a randomized block design with four replicates. It was tested two local varieties and two commercial cultivars, inoculated with the reference Rhizobium tropicistrain CIAT899 and the RBZ14 strain isolated from common bean nodules grown in soils of Southern Brazil, in adapted Leonard-type pots. The CIAT899 strain promoted either higher mass of viable nodules and higher nitrogen accumulation in the aerial part. The black group local variety showed better response than the cultivar TAA Dama for nodule viability, suggesting more efficiency for nodulation. The interaction between genotypes (local varieties and commercial cultivars) and bacteria showed the specificity of the complex symbiotic relationship of biological nitrogen fixation in common bean, requiring further studies of these interactions.(AU)

As bactérias do grupo rizóbios estão associadas simbioticamente à cultura do feijão, formando nódulos na raiz, nos quais ocorre o processo biológico de fixação do nitrogênio. No entanto, a eficiência desse processo tem sido baixa e pode ser atribuída a fatores genéticos e ambientais. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de nodulação de variedades locais e cultivares comerciais de feijão comum inoculadas com uma estirpe de Rhizobium tropiciusada em inoculantes comerciais e isolados de nódulos da raiz do feijão comum. O experimento foi realizado em esquema fatorial (2x4), em delineamento de blocos ao acaso, com quatro repetições. Foram testadas duas variedades locais e duas cultivares comerciais, inoculadascom a estirpe de referência Rhizobium tropiciCIAT899 e o isolado RBZ14 obtido de nódulos de feijão cultivados em solos do sul do Brasil, em vasos adaptados do tipo Leonard. A estirpe CIAT899 promoveu maior massa de nódulos viáveis e maior acúmulo de nitrogênio na parte aérea. A variedade regional do grupo preto apresentou melhor resposta que a cultivar TAA Dama, quanto à viabilidade dos nódulos, sugerindo resposta mais eficiente à nodulação. A interação entre genótipos e bactérias mostrou a especificidade da complexa relação simbiótica da fixação biológica de nitrogênio no feijoeiro, sendo necessário aprofundar os estudos nessas interações.(AU)

Evaluation of water stress and co-inoculation of Azospirillum brasilense and Rhizobium tropici in beans (Phaseolus vulgaris l) / Avaliação do estratégio de água e co-inoculação de Azospirillum brasilense e Rhizobium tropici in beans (Phaseolus vulgaris l) / Evaluación del estrés hídrico y la coinoculación de Azospirillum brasilense y Rhizobium tropici en frijoles (Phaseolus vulgaris l)

Climate change has caused major changes in abiotic factors, with water stress as the greatest threat to agricultural production. The measures aimed at alleviating the problems caused by this limiting production factor have occurred through the adoption of sustainable strategies, especially microbial biotechnology, which uses the interactions between the microorganism and the plant, ensuring productive quality and inducing plant resistance to stresses biotic and abiotic. The objective of the present work was to evaluate the biological nitrogen fixation and the development of bean seedlings, with co-inoculation of two types of inoculants, which were subjected to water stress by different pot capacities. The experiment was conducted in a greenhouse, at Universidade Paranaense - UNIPAR, from April to June 2019. The experimental design was completely randomized (DIC), with 5 replications, 16 treatments and 80 experimental units. The cultivar used was SCS Riqueza. The parameters evaluated were pot capacity (25%, 50%, 75% and 90%); small, large and total nodules, shoot and root length, dry and fresh weight, total carbon and nitrogen. The evaluation of the morphological parameters of the bean seedlings indicated that the co- inoculation technique promoted beneficial effects for the dry mass parameters of shoot, nodule and root. The analysis of the percentage of carbon and nitrogen in the tissues of the seedlings provided an increase in the concentration of these elements in treatments that involved co-inoculation (Azospirillum brasilensis and Rhizobium tropici) with pot capacities of 25 and 75% (CV), demonstrating that the association of microorganisms is beneficial in the limiting water situation.(AU)

A mudança climática tem causado grandes mudanças nos fatores abióticos, sendo o estresse hídrico a maior ameaça à produção agrícola. As medidas destinadas a aliviar os problemas causados por este fator limitante de produção ocorreram através da adoção de estratégias sustentáveis, especialmente a biotecnologia microbiana, que utiliza as interações entre o microorganismo e a planta, garantindo a qualidade produtiva e induzindo a resistência da planta ao estresse biótico e abiótico. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a fixação biológica de nitrogênio e o desenvolvimento de mudas de feijão, com co-inoculação de dois tipos de inoculantes, que foram submetidos ao estresse hídrico por diferentes capacidades de vaso. A experiência foi realizada em uma estufa, na Universidade Paranaense - UNIPAR, de abril a junho de 2019. O projeto experimental foi completamente randomizado (DIC), com 5 réplicas, 16 tratamentos e 80 unidades experimentais. A cultivar utilizada foi a SCS Riqueza. Os parâmetros avaliados foram a capacidade do vaso (25%, 50%, 75% e 90%); nódulos pequenos, grandes e totais, comprimento do rebento e da raiz, peso seco e fresco, carbono total e nitrogênio. A avaliação dos parâmetros morfológicos das mudas de feijão indicou que a técnica de co-inoculação promoveu efeitos benéficos para os parâmetros de massa seca do turião, nódulo e raiz. A análise da porcentagem de carbono e nitrogênio nos tecidos das mudas proporcionou um aumento na concentração destes elementos nos tratamentos que envolveram a co-inoculação (Azospirillum brasilensis e Rhizobium tropici) com capacidades de vaso de 25 e 75% (CV), demonstrando que a associação de microorganismos é benéfica na situação limite da água.(AU)

El cambio climático ha provocado importantes cambios en los factores abióticos, siendo el estrés hídrico la mayor amenaza para la producción agrícola. Las medidas encaminadas a paliar los problemas causados por este factor limitante de la producción se han producido mediante la adopción de estrategias sostenibles, especialmente la biotecnología microbiana, que utiliza las interacciones entre el microorganismo y la planta, asegurando la calidad productiva e induciendo la resistencia de la planta a los estreses bióticos y abióticos. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la fijación biológica de nitrógeno y el desarrollo de plántulas de frijol, con la co-inoculación de dos tipos de inoculantes, que fueron sometidos a estrés hídrico por diferentes capacidades de maceta. El experimento se realizó en un invernadero, en la Universidade Paranaense - UNIPAR, de abril a junio de 2019. El diseño experimental fue completamente al azar (DIC), con 5 repeticiones, 16 tratamientos y 80 unidades experimentales. El cultivar utilizado fue SCS Riqueza. Los parámetros evaluados fueron capacidad de maceta (25%, 50%, 75% y 90%); nódulos pequeños, grandes y totales, longitud de brotes y raíces, peso seco y fresco, carbono y nitrógeno total. La evaluación de los parámetros morfológicos de las plántulas de frijol indicó que la técnica de coinoculación promovió efectos beneficiosos para los parámetros de masa seca de brotes, nódulos y raíces. El análisis del porcentaje de carbono y nitrógeno en los tejidos de las plántulas proporcionó un aumento en la concentración de estos elementos en los tratamientos que involucraron la coinoculación (Azospirillum brasilensis y Rhizobium tropici) con capacidades de maceta de 25 y 75% (CV), demostrando que la asociación de microorganismos es beneficiosa en la situación de agua limitante.(AU)

Characterization of glutamine synthetase from the ammonium-excreting strain HM053 of Azospirillum brasilense

Abstract Glutamine synthetase (GS), encoded by glnA, catalyzes the conversion of L-glutamate and ammonium to L-glutamine. This ATP hydrolysis driven process is the main nitrogen assimilation pathway in the nitrogen-fixing bacterium Azospirillum brasilense. The A. brasilense strain HM053 has poor GS activity and leaks ammonium into the medium under nitrogen fixing conditions. In this work, the glnA genes of the wild type and HM053 strains were cloned into pET28a, sequenced and overexpressed in E. coli. The GS enzyme was purified by affinity chromatography and characterized. The GS of HM053 strain carries a P347L substitution, which results in low enzyme activity and rendered the enzyme insensitive to adenylylation by the adenilyltransferase GlnE.

Resumo A glutamina sintetase (GS), codificada por glnA, catalisa a conversão de L-glutamato e amônio em L-glutamina. Este processo dependente da hidrólise de ATP é a principal via de assimilação de nitrogênio na bactéria fixadora de nitrogênio Azospirillum brasilense. A estirpe HM053 de A. brasilense possui baixa atividade GS e excreta amônio no meio sob condições de fixação de nitrogênio. Neste trabalho, os genes glnA das estirpes do tipo selvagem e HM053 foram clonados em pET28a, sequenciados e superexpressos em E. coli. A enzima GS foi purificada por cromatografia de afinidade e caracterizada. A GS da estirpe HM053 possui uma substituição P347L que resulta em baixa atividade enzimática e torna a enzima insensível à adenililação pela adenililtransferase GlnE.

Characterization of glutamine synthetase from the ammonium-excreting strain HM053 of Azospirillum brasilense / Caracterização da glutamina sintetase da estipe excretora de amônio HM053 de Azospirillum brasilense

Glutamine synthetase (GS), encoded by glnA, catalyzes the conversion of L-glutamate and ammonium to L-glutamine. This ATP hydrolysis driven process is the main nitrogen assimilation pathway in the nitrogen-fixing bacterium Azospirillum brasilense. The A. brasilense strain HM053 has poor GS activity and leaks ammonium into the medium under nitrogen fixing conditions. In this work, the glnA genes of the wild type and HM053 strains were cloned into pET28a, sequenced and overexpressed in E. coli. The GS enzyme was purified by affinity chromatography and characterized. The GS of HM053 strain carries a P347L substitution, which results in low enzyme activity and rendered the enzyme insensitive to adenylylation by the adenilyltransferase GlnE.

A glutamina sintetase (GS), codificada por glnA, catalisa a conversão de L-glutamato e amônio em L-glutamina. Este processo dependente da hidrólise de ATP é a principal via de assimilação de nitrogênio na bactéria fixadora de nitrogênio Azospirillum brasilense. A estirpe HM053 de A. brasilense possui baixa atividade GS e excreta amônio no meio sob condições de fixação de nitrogênio. Neste trabalho, os genes glnA das estirpes do tipo selvagem e HM053 foram clonados em pET28a, sequenciados e superexpressos em E. coli. A enzima GS foi purificada por cromatografia de afinidade e caracterizada. A GS da estirpe HM053 possui uma substituição P347L que resulta em baixa atividade enzimática e torna a enzima insensível à adenililação pela adenililtransferase GlnE.

Characterization of glutamine synthetase from the ammonium-excreting strain HM053 of Azospirillum brasilense / Caracterização da glutamina sintetase da estipe excretora de amônio HM053 de Azospirillum brasilense

Glutamine synthetase (GS), encoded by glnA, catalyzes the conversion of L-glutamate and ammonium to L-glutamine. This ATP hydrolysis driven process is the main nitrogen assimilation pathway in the nitrogen-fixing bacterium Azospirillum brasilense. The A. brasilense strain HM053 has poor GS activity and leaks ammonium into the medium under nitrogen fixing conditions. In this work, the glnA genes of the wild type and HM053 strains were cloned into pET28a, sequenced and overexpressed in E. coli. The GS enzyme was purified by affinity chromatography and characterized. The GS of HM053 strain carries a P347L substitution, which results in low enzyme activity and rendered the enzyme insensitive to adenylylation by the adenilyltransferase GlnE.(AU)

A glutamina sintetase (GS), codificada por glnA, catalisa a conversão de L-glutamato e amônio em L-glutamina. Este processo dependente da hidrólise de ATP é a principal via de assimilação de nitrogênio na bactéria fixadora de nitrogênio Azospirillum brasilense. A estirpe HM053 de A. brasilense possui baixa atividade GS e excreta amônio no meio sob condições de fixação de nitrogênio. Neste trabalho, os genes glnA das estirpes do tipo selvagem e HM053 foram clonados em pET28a, sequenciados e superexpressos em E. coli. A enzima GS foi purificada por cromatografia de afinidade e caracterizada. A GS da estirpe HM053 possui uma substituição P347L que resulta em baixa atividade enzimática e torna a enzima insensível à adenililação pela adenililtransferase GlnE.(AU)

Productivity and nutrient extraction by Paiaguás palisadegrass, single and intercropping with pigeon pea, submitted to doses of nitrogen / Produtividade e extração de nutrientes pelo capim paiaguás submetido a doses de nitrogênio em cultivo solteiro e consorciado com feijão guandu

The objective of this work was to evaluate the productivity and extraction of macronutrients by Urochloa brizantha cv. BRS Paiaguás (Syn. Brachiaria brizantha cv. BRS Paiaguás) single and intercropped with pigeon pea (Cajanus cajan cv. BRS Mandarim), subjected to four doses of nitrogen applied in topdressing (0, 80, 160 and 240 kg ha¨¹). The experiment was carried out in São Luís de Montes Belos, GO, in soil classified as dystrophic red latosol, under Cerrado conditions. Plant height and dry mass of pigeon pea, plant height, number of tillers, dry mass, and macronutrient extraction by Paiaguás palisadegrass were evaluated. Higher mass production was observed in the pasture intercropped with the legume, requiring a lower amount of N. Based on the results exposed, the cultivation of Paiaguás palisadegrass reaches higher productivity when intercropped with a legume such as pigeon pea, in addition to providing greater efficiency in the use of nutrients such as N, P and K. Nitrogen fertilization has a negative influence on the production of dry mass and height of pigeon pea plants.

Objetivou-se, com o trabalho, avaliar a produtividade e a extração de macronutrientes pelo capim-solteiro e consorciado com feijão-guandu, submetidos a quatro doses de nitrogênio aplicadas em cobertura (0, 80, 160 e 240kg ha). O experimento foi conduzido em São Luís de Montes Belos, GO, em solo classificado como Latossolo Vermelho Distrófico, sob condições de Cerrado. Foram avaliados a altura de plantas e massa seca do guandu, a altura de plantas, os números de perfilhos, a massa seca e a extração de macronutrientes pelo capim-paiaguás. Foi observada maior produção de massa na pastagem consorciada com a leguminosa, demandando menor quantidade de N. Com base nos resultados expostos, o cultivo de capim-paiaguás atinge maiores produtividades quando consorciado com uma leguminosa, como o feijão-guandu, além de proporcionar maior eficiência no uso de nutrientes, como N, Pe K. A adubação nitrogenada tem influência negativa sobre a produção de massa seca e a altura das plantas de feijão-guandu.

Isolation and characterization of Klebsiella oxytoca from the rhizosphere of Lotus corniculatus and its biostimulating features / Isolamento e caracterização de Klebsiella oxytoca da rizosfera de Lotus corniculatus e suas características bioestimulantes

Significant food resource shortages are occurring worldwide. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) represent an ecofriendly and efficient approach for increasing soil fertility and plant productivity. The current study explored biostimulating traits of PGPR from the rhizosphere of Lotus corniculatus growing in the Al-Ahsa region. A bacterial isolate (LCK121) was obtained, characterized for phenotypic, and identified by 16S rRNA gene sequencing. In addition, its growth-stimulating effects on barley were investigated. The strain identity was confirmed via comparative analysis of the 16S rDNA sequences with Klebsiella oxytoca (99.3% similarity level). LCK121 exhibited multiple plant growth-promoting features, including indole-3-acetic acid (IAA) production (16.34 µg mL-1), 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase activity (1.35±0.02 µmol α-ketobutyrate mg−1 h−1), phosphate solubilization, and nitrogen fixation. Furthermore, in vitro inoculation of barley with LCK121 significantly increased the root and shoot dry weights. The results highlight the potential of LCK121 for developing green fertilizers for sustainable agriculture.

A escassez significativa de recursos alimentares está ocorrendo em todo o mundo. As rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (PGPR) representam uma abordagem ecologicamente correta e eficiente para aumentar a fertilidade do solo e a produtividade das plantas. O presente estudo explorou características bioestimulantes de PGPR da rizosfera de Lotus corniculatus crescendo na região de Al-Ahsa. Um isolado bacteriano (LCK121) foi obtido, caracterizado quanto ao fenotípico, e identificado por sequenciamento do gene 16S rRNA. Além disso, seus efeitos estimulantes do crescimento na cevada foram investigados. A identidade da cepa foi confirmada por meio de análise comparativa das sequências de 16S rDNA com Klebsiella oxytoca (nível de similaridade de 99,3%). LCK121 exibiu várias características de promoção do crescimento de plantas, incluindo produção de ácido indol-3-acético (IAA) (16,34 µg mL-1), atividade de desaminase de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) (1,35±0,02 µmol α-cetobutirato mg −1 h−1), solubilização de fosfato e fixação de nitrogênio. Além disso, a inoculação in vitro da cevada com LCK121 aumentou significativamente os pesos secos da raiz e da parte aérea. Os resultados destacam o potencial do LCK121 para o desenvolvimento de fertilizantes verdes para a agricultura sustentável.

Growth analysis, photosynthate partition and nodulation in bean and soybean / Análise de crescimento, partição de fotoassimilados e nodulação em feijão e soja

Photoassimilate partition and allocation among plant organs varies throughout their development and is also influenced by factors inherent to the genotype and the environment. Nodulation in the soybean-diazotrophic bacteria interaction is more effective than in the bean-diazotrophic bacteria interaction. This investigation studied growth and photoassimilate partitioning throughout the bean and soybean cycles and inferred how much it could affect the nodulation of the roots. For this purpose, an experiment with two treatments was carried out, soybean (cultivar BRS GO - 7760 - RR) and bean (cultivar BRS Estilo), with four replications, conducted in pots and entirely randomized. The seeds were inoculated with commercial rhizobia specific for bean and soybean LeguMax® (Novozymes-Turfal). Plants were analyzed throughout their cycles based on leaf area and dry mass of all organs, including nodules. Mathematical models were fitted to the data and based on them, the instantaneous physiological indicators of growth were estimated, and the percentages of photoassimilate partition among organs were evaluated. Crop growth rate, relative growth rates, net assimilation rate as well as net photosynthesis rate had higher values in soybean compared to bean, following the pattern of leaf area and total dry mass. For both species, the highest rates occurred at the beginning of the cycle, decreasing with age. Unlike the bean, soybean has a high capacity to supply photosynthates to all of its organs throughout its entire cycle, favoring the maintenance of nodule growth and explaining its greater capacity for nitrogen assimilation.

Durante o desenvolvimento das plantas a partição e alocação de fotoassimilados variam entre os seus órgãos, e dependem de fatores inerentes ao genótipo e ao meio ambiente. A nodulação é mais efetiva na interação soja-bactéria diazotrófica do que na interação feijão-bactéria diazotrófica. Esta pesquisa tem como objetivo estudar o crescimento e a partição de fotoassimilados ao longo dos ciclos do feijão e da soja e inferir o quanto isso pode afetar a nodulação das raízes. Para tanto, foi instalado um experimento com dois tratamentos, soja (cultivar BRS GO - 7760 - RR) e feijão comum (cultivar BRS Estilo), com quatro repetições, conduzido em vasos e inteiramente ao acaso. As sementes foram inoculadas com inoculantes comerciais específicos para feijão e soja LeguMax® (Novozymes-Turfal). Plantas foram coletadas ao longo de seus ciclos e medidas as áreas foliares e as massas secas de todos os órgãos, incluindo nódulos. Modelos matemáticos foram ajustados aos dados e, com base neles, foram estimados os indicadores fisiológicos instantâneos do crescimento e, também, foram avaliadas as porcentagens de partição de fotoassimilados entre os órgãos. A taxa de crescimento das culturas (CGR), as taxas de crescimento relativo (RGR), a taxa líquida de assimilação (NAR) e a taxa líquida de fotossíntese (Pn) apresentaram maiores valores na soja em relação ao feijoeiro. Para ambas as culturas as maiores taxas ocorreram no início do ciclo, decrescendo ao longo do ciclo cultural. Diferentemente do feijoeiro a soja tem alta capacidade de suprir de fotoassimilados a todos os seus órgãos ao longo de todo o seu ciclo, o que favorece o maior crescimento dos seus nódulos, justificando a sua maior capacidade na captura do N2 atmosférico.

Yield and nutritional value of sorghum genotype silages using Azospirillum brasilense in the northern region of the state of Minas Gerais / Produtividade e valor nutricional das silagens de genótipos de sorgo com uso de Azospirillum brasilense na região norte de Minas Gerais

Sorghum is a crop of great interest in animal feed in semiarid regions. The environment and nitrogen fertilization can influence its productive potential and nutritional quality. This study aimed to evaluate sorghum biomass genotypes associated or not with Azospirillum brasilense managed at different sowing sites on the yield and nutritional value of silage. We evaluated 3 sorghum genotypes combined with 3 fertilization strategies using urea, Azospirillum brasilense and the urea/A brasilense combination in two planting sites (Janaúba, MG, and Montes Claros, MG). A randomized block design was carried out in a 3 x 3 x 2 factorial arrangement of 3 genotypes, 3 fertilization strategies and 2 sowing sites. Azospirillum brasilense foliar spraying was carried out using a costal (Backpack) atomizer and for silage production, PVC silos with weight and length of 50 cm and 10 cm in diameter were used. There was no triple interaction between the studied variables. There were differences between genotypes and between sites for agronomic traits. Statistical differences were detected between genotypes and sites for chemical composition, and sorghum forage on digestibility evaluations. The region of Montes Claros has greater forage production and the region of Janaúba has better quality of silage. Biomass sorghum genotypes have higher forage production and the Volumax genotype has better silage quality(AU)

O sorgo é uma cultura de grande interesse na alimentação animal em regiões semiáridas. O ambiente e a adubação nitrogenada podem influenciar seu potencial produtivo e qualidade nutricional. Este trabalho teve como objetivo avaliar genótipos de biomassa de sorgo associados ou não ao Azospirillum brasilense manejados em diferentes locais de semeadura sobre a produtividade e valor nutricional da silagem. Foram avaliados três genótipos de sorgo associados e três estratégias de adubação utilizando ureia, Azospirillum brasilense e a associação ureia/A. brasilense em dois locais de plantio (Janaúba, MG e Montes Claros, MG). O delineamento foi em blocos casualizados em esquema fatorial 3 x 3 x 2, com 3 genótipos, 3 estratégias de adubação e 2 locais de semeadura. A pulverização foliar de Azospirillum brasilense foi feita com o auxílio de um atomizador costal e para a produção de silagem foram utilizados silos de PVC com peso conhecido e comprimento de 50 cm e 10 cm de diâmetro. Não houve interação tripla entre as variáveis estudadas. Houve diferenças entre genótipos e entre locais para características agronômicas. Também foram observadas diferenças estatísticas entre os genótipos e locais estudados para a composição química e forrageira de sorgo nas avaliações de digestibilidade. A região de Montes Claros possui maior produção de forragem e a região de Janaúba possui melhor qualidade de silagem. Os genótipos de sorgo biomassa apresentam maior produção de forragem e o genótipo Volumax apresenta melhor qualidade de silagem.(AU)

Characterization of glutamine synthetase from the ammonium-excreting strain HM053 of Azospirillum brasilense / Caracterização da glutamina sintetase da estipe excretora de amônio HM053 de Azospirillum brasilense

Glutamine synthetase (GS), encoded by glnA, catalyzes the conversion of L-glutamate and ammonium to L-glutamine. This ATP hydrolysis driven process is the main nitrogen assimilation pathway in the nitrogen-fixing bacterium Azospirillum brasilense. The A. brasilense strain HM053 has poor GS activity and leaks ammonium into the medium under nitrogen fixing conditions. In this work, the glnA genes of the wild type and HM053 strains were cloned into pET28a, sequenced and overexpressed in E. coli. The GS enzyme was purified by affinity chromatography and characterized. The GS of HM053 strain carries a P347L substitution, which results in low enzyme activity and rendered the enzyme insensitive to adenylylation by the adenilyltransferase GlnE.

A glutamina sintetase (GS), codificada por glnA, catalisa a conversão de L-glutamato e amônio em L-glutamina. Este processo dependente da hidrólise de ATP é a principal via de assimilação de nitrogênio na bactéria fixadora de nitrogênio Azospirillum brasilense. A estirpe HM053 de A. brasilense possui baixa atividade GS e excreta amônio no meio sob condições de fixação de nitrogênio. Neste trabalho, os genes glnA das estirpes do tipo selvagem e HM053 foram clonados em pET28a, sequenciados e superexpressos em E. coli. A enzima GS foi purificada por cromatografia de afinidade e caracterizada. A GS da estirpe HM053 possui uma substituição P347L que resulta em baixa atividade enzimática e torna a enzima insensível à adenililação pela adenililtransferase GlnE.

Phosphate-solubilizing fungi co-inoculated with Bradyrhizobium promote cowpea growth under varying N and P fertilization conditions

We evaluated the compatibility between two nitrogen-fixing Bradyrhizobium inoculant strains and phosphate-solubilizing fungal strains and the effect of co-inoculation of these bacterial and fungal strains on cowpea growth under different N and P conditions. First, the compatibility between Bradyrhizobium strains UFLA03-84 and INPA03-11B and fungi Haematonectria ipomoeae FSA381, Eleutherascus lectardii FSA257a, Pochonia chlamydosporia var. catenulata FSA109, and Acremonium polychromum FSA115 was tested in both solid and liquid media. Cowpea growth and nodulation promotion under two mineral N doses and two P conditions (a low dose of soluble P plus a high dose of Ca3(PO4)2 and another condition with a high dose of soluble P) were tested with two N2 fixing Bradyrhizobium strains co-inoculated with each of the P-solubilizing fungal strains FSA109, FSA115, and FSA381. There was compatibility between each fungal strain and the two Bradyrhizobium strains, except for FSA257a with either of the bacterial strains in liquid medium. When both mineral N and P were limiting, plants were able to grow and accumulate N and P based on biological N2 fixation and solubilization of calcium phosphate in the same amount as the mineral N and soluble phosphate. Even when both nutrients were fully available, the type of co-inoculation promoted plant growth and nutrient accumulation. The responses varied in accordance with the co-inoculated strains, the N source, and the P source, reflecting the enormous complexity of the biological interactions between plants and microorganisms, and the nutrient conditions provided by the environment.

Diazotrophic bacteria and substrates in the growth and nitrogen accumulation of sugarcane seedlings

Little is known about the interaction between the inoculation of diazotrophic bacteria, the variety, and the substrate used in inoculated sugarcane seedling production. Bearing this in mind, the aim of this study was to evaluate the effects of diazotrophic bacteria inoculation, four sugarcane varieties and four different substrates on the growth and nitrogen accumulation of sugarcane seedlings. Parameters related to sprouting, height, and root growth, as well as nitrogen accumulation, were evaluated. The results indicate that inoculating sugarcane seedlings belonging to the following varieties: RB867515, RB92579, RB966928 and RB975932 with bacteria may increase sprouting speed index, height, root length, fresh and dry matter weight, as well as nitrogen accumulation, which has resulted in a more uniform stem diameter. However, the responses to inoculation differ from variety to variety and are also dependent on the substrate used with better results observed in the commercial substrate and the substrate mixtures containing a higher proportion of organic compost. Understanding the interaction between the variety and the substrate with the bacterial inoculation is essential to the success of the production of inoculated sugarcane seedlings.

Diazotrophic bacteria and substrates in the growth and nitrogen accumulation of sugarcane seedlings

Little is known about the interaction between the inoculation of diazotrophic bacteria, the variety, and the substrate used in inoculated sugarcane seedling production. Bearing this in mind, the aim of this study was to evaluate the effects of diazotrophic bacteria inoculation, four sugarcane varieties and four different substrates on the growth and nitrogen accumulation of sugarcane seedlings. Parameters related to sprouting, height, and root growth, as well as nitrogen accumulation, were evaluated. The results indicate that inoculating sugarcane seedlings belonging to the following varieties: RB867515, RB92579, RB966928 and RB975932 with bacteria may increase sprouting speed index, height, root length, fresh and dry matter weight, as well as nitrogen accumulation, which has resulted in a more uniform stem diameter. However, the responses to inoculation differ from variety to variety and are also dependent on the substrate used with better results observed in the commercial substrate and the substrate mixtures containing a higher proportion of organic compost. Understanding the interaction between the variety and the substrate with the bacterial inoculation is essential to the success of the production of inoculated sugarcane seedlings.(AU)