Nitrogen fertilization and leaf spraying with Azospirillum brasilense in wheat: effects on mineral nutrition and yield / Adubação nitrogenada e pulverização foliar de Azospirillum brasilense em trigo: efeitos na nutrição mineral e produtividade

The use of Azospirillum brasilense has the potential to improve plant nitrogen (N) use efficiency, while a better understanding of alternative management practices with inoculation is necessary. The aim was to examine the effects of the leaf application of A. brasilense in association with nitrogen fertilization on the wheat crop. The experiment was conducted in Lidianópolis, Paraná, Brazil, in a completely randomized block design with four replications. The treatments included four doses of A. brasilense for leaf application (0, 200, 400, and 600 ml ha-1) and four doses of N (0, 40, 80, and 120 kg N ha-1). The nutritional content, yield components, quality, and yield of the wheat crop were evaluated. There was no interaction among the factors, nor did the treatments have an isolated effect on spike length, the number of spikelets per spike, spikes per m2, thousand grain weight, and test weight. However, doses of A. brasilense increased calcium and magnesium absorption at 283 and 380 ml ha-1, respectively. Similarly, nitrogen application increased the content of calcium, magnesium, and copper in the leaf at 61, 47, and 49 kg N ha-1, respectively. Nitrogen also increased the number of grains per spike and yield at 56 and 54 kg N ha-1, respectively. Yield correlated with the number of grains per spike and the manganese and copper content in the leaf.

O uso de Azospirillum brasilense apresenta potencial em melhorar a eficiência de uso do nitrogênio (N), sendo necessário melhor compreensão de formas alternativas de inoculação, visto que o tratamento químico de sementes pode comprometer a eficiência das bactérias. O objetivo foi avaliar os efeitos do A. brasilense aplicado via foliar associado a adubação nitrogenada na cultura do trigo. O experimento foi implantado em Lidianópolis, no estado do Paraná, Brasil, em blocos completos com tratamentos ao acaso e quatro repetições, sendo os tratamentos: quatro doses de A. brasilense via foliar (0, 200, 400 e 600 ml ha-1) e quatro doses de N (0, 40, 80 e 120 kg N ha-1). Foram avaliados os teores nutricionais, componentes de rendimento, qualidade e produtividade. Não houve interação entre os fatores, tampouco efeito isolado dos tratamentos para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, espigas por m², massa de mil grãos e peso de hectolitro. Todavia as doses de A. brasilense, aumentaram a absorção de Ca e Mg até a dose de 283 e 380 ml ha-1, respectivamente. De modo similar, o N aplicado aumentou os teores foliares de cálcio, magnésio, além de cobre até a dose de 61, 47 e 49 kg ha-1 de N, respectivamente. O N também incrementou o número de grãos por espiga e a produtividade até a dose 56 e 54 kg N ha-1, respectivamente, porém a eficiência de uso

Nitrogen fertilization and leaf spraying with Azospirillum brasilense in wheat: effects on mineral nutrition and yield / Adubação nitrogenada e pulverização foliar de Azospirillum brasilense em trigo: efeitos na nutrição mineral e produtividade

The use of Azospirillum brasilense has the potential to improve plant nitrogen (N) use efficiency, while a better understanding of alternative management practices with inoculation is necessary. The aim was to examine the effects of the leaf application of A. brasilense in association with nitrogen fertilization on the wheat crop. The experiment was conducted in Lidianópolis, Paraná, Brazil, in a completely randomized block design with four replications. The treatments included four doses of A. brasilense for leaf application (0, 200, 400, and 600 ml ha-1) and four doses of N (0, 40, 80, and 120 kg N ha-1). The nutritional content, yield components, quality, and yield of the wheat crop were evaluated. There was no interaction among the factors, nor did the treatments have an isolated effect on spike length, the number of spikelets per spike, spikes per m2, thousand grain weight, and test weight. However, doses of A. brasilense increased calcium and magnesium absorption at 283 and 380 ml ha-1, respectively. Similarly, nitrogen application increased the content of calcium, magnesium, and copper in the leaf at 61, 47, and 49 kg N ha-1, respectively. Nitrogen also increased the number of grains per spike and yield at 56 and 54 kg N ha-1, respectively. Yield correlated with the number of grains per spike and the manganese and copper content in the leaf.(AU)

O uso de Azospirillum brasilense apresenta potencial em melhorar a eficiência de uso do nitrogênio (N), sendo necessário melhor compreensão de formas alternativas de inoculação, visto que o tratamento químico de sementes pode comprometer a eficiência das bactérias. O objetivo foi avaliar os efeitos do A. brasilense aplicado via foliar associado a adubação nitrogenada na cultura do trigo. O experimento foi implantado em Lidianópolis, no estado do Paraná, Brasil, em blocos completos com tratamentos ao acaso e quatro repetições, sendo os tratamentos: quatro doses de A. brasilense via foliar (0, 200, 400 e 600 ml ha-1) e quatro doses de N (0, 40, 80 e 120 kg N ha-1). Foram avaliados os teores nutricionais, componentes de rendimento, qualidade e produtividade. Não houve interação entre os fatores, tampouco efeito isolado dos tratamentos para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, espigas por m², massa de mil grãos e peso de hectolitro. Todavia as doses de A. brasilense, aumentaram a absorção de Ca e Mg até a dose de 283 e 380 ml ha-1, respectivamente. De modo similar, o N aplicado aumentou os teores foliares de cálcio, magnésio, além de cobre até a dose de 61, 47 e 49 kg ha-1 de N, respectivamente. O N também incrementou o número de grãos por espiga e a produtividade até a dose 56 e 54 kg N ha-1, respectivamente, porém a eficiência de uso(AU)

Free-living diazotrophs drive castor bean nitrogen input in tropical semiarid soils / Diazotróficas de vida livre conduzem a entrada de nitrogênio em solos cultivados com mamona no semiárido

There are few studies of microbial diversity in castor bean soils in tropical semiarid environmental. Castor bean products have been widely used around the world justifying the commercial importance of ricinoculture in Brazil’ northeastern semiarid. There is no fertilization or maintenance of litter on the soils from the present study, so we hypothesized that the free-living diazotrophs microorganisms drive the nitrogen (N) input into these soils. We evaluated the communities’ structure and diversity of diazotrophs in tropical semiarid soils with i-Castor bean 50 years of cultivation intercropping with maize (CB-50); ii-Only Castor bean 10 years of cultivation (CB-10) and iii-soil under Caatinga vegetation (CAA). Nitrogenase enzyme activity was performed by the acetylene reduction assay (ARA) and the community profile of nifH gene was separated by denaturing gradient gel polyacrylamide electrophoresis (DGGE). Diazotrophs diversity was estimated by the Shannon (H’) and Simpson (D) indexes. Based on the maintenance of soil N stocks and N-microbial biomass over time, the activity of free-living diazotrophs was determinant in the N-input into these soils. The nifH gene was present and its profiles grouped the CB-50 with CAA treatments, so it reinforced the N-fixing by diazotrophs, which presented a greater diversity in the cultivated soils, even after the land use change for the castor bean implementation.

Existem poucos estudos sobre a diversidade microbiana em solos de mamona no ambiente semiárido tropical. Os produtos de mamona têm sido amplamente utilizados em todo o mundo e justificam a importância comercial da ricinocultura no semiárido nordestino brasileiro. Como não há qualquer tipo de fertilização, ou manutenção de resíduos da cultura nos solos de mamona do presente estudo, presume-se que a comunidade de diazotróficas forneça o nitrogênio (N) nesses solos. Avaliou-se a estrutura e diversidade de comunidades de diazotróficas em solos de mamona do semiárido tropical em: i-Mamona com 50 anos de cultivo, consorciada com milho (CB-50); ii-Mamona com 10 anos de cultivo sem consórcio (CB-10) e iii-solo sob vegetação de Caatinga preservada (CAA). Realizou-se avaliação de redução do acetileno a etileno (ARA) e o perfil do gene nifH foi separado por eletroforese em gel de poliacrilamida com gradiente desnaturante (DGGE). A diversidade de diazotróficas foi estimada pelos índices de Shannon (H’) e Simpson (D). Com base na manutenção dos estoques de nitrogênio no solo e da biomassa microbiana ao longo do tempo, a atividade dos diazotróficos de vida livre foi determinante na entrada de N nesses solos. O gene nifH esteve presente e seus perfis agruparam os tratamentos CB-50 com CAA, reforçando a fixação de N pelos diazotróficos, os quais apresentaram maior diversidade nos solos cultivados, mesmo após a mudança de uso da terra para o plantio de mamona.

Free-living diazotrophs drive castor bean nitrogen input in tropical semiarid soils / Diazotróficas de vida livre conduzem a entrada de nitrogênio em solos cultivados com mamona no semiárido

There are few studies of microbial diversity in castor bean soils in tropical semiarid environmental. Castor bean products have been widely used around the world justifying the commercial importance of ricinoculture in Brazil northeastern semiarid. There is no fertilization or maintenance of litter on the soils from the present study, so we hypothesized that the free-living diazotrophs microorganisms drive the nitrogen (N) input into these soils. We evaluated the communities structure and diversity of diazotrophs in tropical semiarid soils with i-Castor bean 50 years of cultivation intercropping with maize (CB-50); ii-Only Castor bean 10 years of cultivation (CB-10) and iii-soil under Caatinga vegetation (CAA). Nitrogenase enzyme activity was performed by the acetylene reduction assay (ARA) and the community profile of nifH gene was separated by denaturing gradient gel polyacrylamide electrophoresis (DGGE). Diazotrophs diversity was estimated by the Shannon (H) and Simpson (D) indexes. Based on the maintenance of soil N stocks and N-microbial biomass over time, the activity of free-living diazotrophs was determinant in the N-input into these soils. The nifH gene was present and its profiles grouped the CB-50 with CAA treatments, so it reinforced the N-fixing by diazotrophs, which presented a greater diversity in the cultivated soils, even after the land use change for the castor bean implementation.(AU)

Existem poucos estudos sobre a diversidade microbiana em solos de mamona no ambiente semiárido tropical. Os produtos de mamona têm sido amplamente utilizados em todo o mundo e justificam a importância comercial da ricinocultura no semiárido nordestino brasileiro. Como não há qualquer tipo de fertilização, ou manutenção de resíduos da cultura nos solos de mamona do presente estudo, presume-se que a comunidade de diazotróficas forneça o nitrogênio (N) nesses solos. Avaliou-se a estrutura e diversidade de comunidades de diazotróficas em solos de mamona do semiárido tropical em: i-Mamona com 50 anos de cultivo, consorciada com milho (CB-50); ii-Mamona com 10 anos de cultivo sem consórcio (CB-10) e iii-solo sob vegetação de Caatinga preservada (CAA). Realizou-se avaliação de redução do acetileno a etileno (ARA) e o perfil do gene nifH foi separado por eletroforese em gel de poliacrilamida com gradiente desnaturante (DGGE). A diversidade de diazotróficas foi estimada pelos índices de Shannon (H) e Simpson (D). Com base na manutenção dos estoques de nitrogênio no solo e da biomassa microbiana ao longo do tempo, a atividade dos diazotróficos de vida livre foi determinante na entrada de N nesses solos. O gene nifH esteve presente e seus perfis agruparam os tratamentos CB-50 com CAA, reforçando a fixação de N pelos diazotróficos, os quais apresentaram maior diversidade nos solos cultivados, mesmo após a mudança de uso da terra para o plantio de mamona.(AU)

Temporal assessment of microbial communities in soils of two contrasting mangroves

Variations in microbial communities promoted by alterations in environmental conditions are reflected in similarities/differences both at taxonomic and functional levels. Here we used a natural gradient within mangroves from seashore to upland, to contrast the natural variability in bacteria, cyanobacteria and diazotroph assemblages in a pristine area compared to an oil polluted area along a timespan of three years, based on ARISA (bacteria and cyanobacteria) and nifH T-RFLP (diazotrophs) fingerprinting. The data presented herein indicated that changes in all the communities evaluated were mainly driven by the temporal effect in the contaminated area, while local effects were dominant on the pristine mangrove. A positive correlation of community structure between diazotrophs and cyanobacteria was observed, suggesting the functional importance of this phylum as nitrogen fixers in mangroves soils. Different ecological patterns explained the microbial behavior in the pristine and polluted mangroves. Stochastic models in the pristine mangrove indicate that there is not a specific environmental factor that determines the bacterial distribution, while cyanobacteria and diazotrophs better fitted in deterministic model in the same area. For the contaminated mangrove site, deterministic models better represented the variations in the communities, suggesting that the presence of oil might change the microbial ecological structures over time. Mangroves represent a unique environment threatened by global change, and this study contributed to the knowledge of the microbial distribution in such areas and its response on persistent contamination historic events.(AU)

Search for endophytic diazotrophs in barley seeds

Eight endophytic isolates assigned to Pseudomonas, Azospirillum, and Bacillus genera according to pheno-genotypic features were retrieved from barley seeds under selective pressure for nitrogen-fixers. Genetic relationships among related isolates were investigated through RAPD. Six isolates displayed nitrogen-fixing ability, while all could biosynthesize indolacetic acid in vitro and showed no antibiosis effects against Azospirillum brasilense Az39, a recognized PGPR.

ADUBAÇÃO NITROGENADA E INOCULAÇÃO COM Azospirillum brasilense NA CULTURA DO MILHO PARA GRÃO E SILAGEM

Tendo em vista a utilização da cultura do milho para diversos fins, principalmente para alimentação animal na forma de silagem ou grãos para compor rações, este trabalho avaliou os efeitos da adubação nitrogenada em diferentes doses (0, 60, 120, 240 e 480 kg ha-¹ de N) na forma de ureia, associada à utilização de híbridos de diferentes propósitos inoculados com Azospirillum brasilense estirpes Ab-V5 e Ab-V6. Avaliou o desenvolvimento, produtividade das plantas para silagem, bem como o valor nutritivo da mesma, além da estrutura morfológica e a produtividade de grãos. O cultivo da área experimental foi realizado em duas safras agrícolas, safra 2013/2014 e safra 2014/2015, tendo a semeadura realizada no mês de outubro, a colheita para silagem no final do mês de janeiro e início de fevereiro e a colheita de grãos no mês de março, em ambos os anos. A inoculação com A. brasilense incrementou a produtividade de matéria seca de silagem por hectare, elevou o teor de MS no momento da ensilagem, aumentou a participação de espigas na massa ensilada, diminuiu o teor de hemicelulose e cinzas na silagem e elevou a capacidade tamponante da forragem. Ainda, a inoculação apresentou interação com os híbridos utilizados aumentando a sua produtividade e alterando o percentual de colmo ensilado. Adubações a partir de 120 kg ha-¹ de N são suficientes para elevar potencialmente a produtividade da cultura para silagem. A utilização de híbridos de fins silageiros é a mais indicada, visto a maior produtividade de biomassa sem alterações significativas na qualidade da silagem. Para produção de grãos houve interação significativa entre a inoculação com A. brasilense com o híbrido AS 1572 onde foi encontrada maior produção de grãos (uma tonelada ha-¹), sendo o aumento associado ao acréscimo do número de grãos por espiga. O híbrido com finalidade de produção de grãos, o AG 9030, apresentou maior massa de grãos, quando comparado ao híbrido com fins mistos, o AS 1572. A adubação nitrogenada incrementou a produtividade da cultura por elevar a massa dos grãos. A inoculação não provocou efeitos na estrutura morfológica externa das plantas.

In view of the use of corn for various purposes, principally for animal feed in the form of silage or grain to make animal feed, this work aimed to evaluate the effects of nitrogen fertilization in different doses (0, 60, 120, 240 and 480 kg h N-¹) in the form of urea, in association of different purposes hybrids and inoculated with Azospirillum brasilense strains Ab-V5 and Ab-V6. Were evaluated the development, plant silage productivity, nutritional value, morphological structure and grain yield. The experimental area was carried out in two agricultural crops, 2013/2014 and 2014/2015, sowed in October, harvest for silage at the end of January and early February and grain harvest in March, in both years. Inoculation with A. brasilense increased silage productivity (dry matter per area), improved the dry matter content at ensiling, increased the corn cob contents in the silage, decreased the hemicelulose content and ash and increased the buffering capacity of forages. The inoculation had interaction with hybrids used increasing their productivity and changing the stem percentage ensiled. Fertilizations from 120 kg ha-¹ N are enough to potentially raise the productivity of the crop for silage and combined with hybrids of silage purposes are more appropriate, as the largest biomass productivity without significant changes in the silage quality. For grain yield, significant interaction between inoculation with A. brasilense and AS 1572 hybrid was founded, increasing grain production (1 ton ha-¹) and it was associated with the increment in number of grains per cob. The hybrid with grain production purpose, the AG 9030, showed higher grain mass, compared to hybrids with mixed purposes, AS 1572. Nitrogen fertilization increased the crop yield by raising the grain weight. Inoculation caused no effects on the external morphological structure of plants. Keywords: Biological fixation. Diazotrophs. Forage. Grain. Urea.

Respostas morfofisiológicas de plantasforrageiras submetidas ao déficit hídrico com inoculação de bactérias diazotróficas

As plantas forrageiras podem ser influenciadas por estresses abióticos como a baixa fertilidade do solo que afeta consideravelmente a produtividade das pastagens. Porém os fertilizantes nitrogenados utilizados na agricultura moderna são os insumos mais caros do custo de produção além de causar sérios danos ao meio ambiente. As bactérias diazotróficas, apresentam a capacidade de se associar às plantas por meio da Fixação biológica do nitrogênio (FBN), aumentando a produtividade das culturas em condições hídricas restritivas. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar as respostas produtivas e as características morfofisiológicas do sorgo (Sorghum bicolor (L.) moench), capim-buffel (Cenchrus ciliaris L.), Mombaça (Panicum maximum cv. Mombaça)e braquiária decumbens(Brachiaria decumbes cv. Basilisk)em condições de deficit hídrico inoculadas com bactérias diazotróficas. No primeiro estudo foram utilizadas quatro espécies de gramíneas forrageiras: capim-buffel, sorgo,capim mombaça e capim basilisk. O delineamento experimental foi em blocos casualizado (DBC), com 11 tratamentos, sendo oito estirpes (Pantoeasp., Bacillussp., Rhizobiumsp., Bacillussp.Bacillus sp., Enterobactersp., Bacillussp., Herbaspirillum., mix)um inoculante comercial (Herbaspirillum sp.) além de duas testemunhas(sem inoculação e com aplicação de nitrogênio (N) mineral e outro sem inoculação e sem aplicação de N ) emtrês repetições, em condições de deficit hídrico. As variáveis analisadas foram: número de folhas por planta (NFP), número de perfilhos por planta (NPP), peso de folhas (PF), peso do colmo (PC) massa seca da parte aérea (MSPA), massa seca da raiz (MSR), biomassa total (BT), proteína bruta (PB) teor de clorofila (CL) altura da planta (AP) das forrageiras utilizadas. Não houve diferenças estatísticas entre os tratamentos em nenhuma das espécies estudadas para todas as variáveis analisadas. No segundo estudo foram utilizadas três espécies de gramíneas forrageiras: capim-buffel, sorgoecapim mombaça.O delineamento experimental foi em blocos casualizado (DBC), com 11 tratamentos sendo seis estirpes (1-Bacillussp., 3-Enterobactersp., 4-Bacillussp., 5-Agrobacteriumsp., 6-Rhizobiumsp., 8-s14),dois inoculantes comerciais isolados do milho (7-Herbaspirillum sp.e 2-Azospirillum sp.) e três tratamentos controle (sem inoculação e com aplicação de N mineral, sem inoculação e sem aplicação de N e sem inoculação e sem aplicação de N com irrigação durante todo o experimento) em cinco repetições, submetidos ao deficit hídrico seguido de reidratação.As variáveis analisadas foram as mesmas do primeiro estudo.Foram feitas também medidas de trocas gasosas (taxa de fotossíntese, condutância estomática e taxa de transpiração).No capim buffele no mombaçatodos os inóculos, proporcionaram aumentos de MSR quando comparado ao tratamento controle,já o sorgo apresentou maior MSR e BT quando inoculado com o tratamento 6, e os tratamentos 3, 4, 7 e 8 influenciaram as características fisiológicas dessa espécie. Em condições de deficit hídrico seguido de reidratação as bactérias diazotróficas apresentaram ganhos na produtividade das três espécies de capim avaliados. A estirpe 6 destacou-se entre as três cultivares estudadas favorecendo a manutenção do crescimento das plantas, sob condições hídricas restritivas.

Forage crops can be influenced by abiotic stresses such as low soil fertility which greatly affects the productivity of pastures. But the nitrogen fertilizer widely used in modern agriculture are the most expensive inputs ofthe production cost as well as causing serious damage to the environment. The diazotrophs, have the ability to associate to plants through biological nitrogen fixation (BNF), increasing crop productivity in restrictive water conditions. Thus, this study aimed to evaluate the productive responses and morphological and physiological characteristics of sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench), Buffel grass (Cenchrus ciliaris L.), Mombasa (Panicum maximum cv. Mombasa) and Brachiaria decumbens (Brachiaria decumbescv. Basilisk) in drought conditions inoculated with diazotrophs. In the first study we used four species of grasses: buffel grass, sorghum, grass and Mombasa basilisk grass. The experimental design was randomized blocks (DBC), with 11 treatments, eight strains (Pantoea sp., Bacillus sp., Rhizobium sp., Bacillus sp. Bacillus sp., Enterobacter spp., Bacillus sp., Herbaspirillum., Mix ) a commercial inoculant (Herbaspirillum sp.) and two witnesses (without inoculation and nitrogen (N) mineral and one without inoculation and without nitrogen) in three replications in drought conditions. The variables analyzed were: number of leaves per plant (NFP), number of tillers per plant (NPP), leaf weight (PF), weight of the stem (PC) dry mass of the aerial part (MSPA), root dry mass ( MSR), total biomass (BT), crude protein (CP) content of chlorophyll (CL) plant height (AP) use of fodder. There was no statistical difference between treatments in any of the studied species for all variables. In the second study we used three species of forage grasses: buffel grass, sorghum and Mombasa grass. The experimental design was randomized blocks (DBC), with 11 treatments and six strains (1, Bacillus sp., Enterobacter sp-3., 4-Bacillus sp., 5 Agrobacterium sp., 6-Rhizobium sp., 8 s14), two strains of corn inoculants (7-Herbaspirillum sp. and 2-Azospirillum sp.) and three control treatments (without inoculation and mineral N application without inoculation and without nitrogen and without inoculation and without application of N irrigation throughout the experiment) in five replications, subjected to drought followed by rehydration. The variables analyzed were the same as the first study. They were also made gas exchange measurements (photosynthesis, stomatal conductance and transpiration rate). In Buffel grass and Mombasa all inoculants, provided MSR increases when compared to the control treatment, since sorghum showed higher MSR and BT when inoculated with treatment 6, and treatments 3, 4, 7 and 8 positively influenced the physiological characteristics this species. In drought conditions followed by rehydrating the diazotrophs showed gains in productivity of the three species evaluated grass. Strain 6 stood out among the three cultivars favoring the maintenance of plant growth under restrictive water conditions is recommended for future studies.

CONTRIBUIÇÃO DE BACTÉRIAS PROMOTORAS DE CRESCIMENTO DE PLANTA EM BRACHIARIA DECUMBENS STAPF. CULTIVADAS EM PERNAMBUCO

As gramíneas do gênero Brachiaria são largamente utilizadas por todo o Brasil devido a sua capacidade de tolerância a uma série de condições ambientais, muitas vezes desfavoráveis a utilização de outras espécies forrageiras. Entretanto, elevado percentual das áreas de pastagem cultivadas encontra-se em estágios diversos de degradação, tendo como principal causa a não reposição de nutrientes ao solo. A redução na disponibilidade de nitrogênio é o fator mais limitante para o desenvolvimento das pastagens tropicais, porém sua aplicação via adubação eleva os custos de produção e proporciona danos ao meio ambiente. Alternativas como o uso de bactérias diazotróficas e com outras características de potencial de promoção de crescimento vegetal tem ganhado destaque. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivos avaliar a inoculação e co-inoculação de bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico e com outras características biotecnológicas na germinação, emergência e produção de B. decumbens cultivar Basilisk, além de buscar analisar a influência de leguminosas arbóreas na densidade, diversidade e capacidade de fixação biológica de nitrogênio da comunidade bacteriana diazotrófica associadas a B. decumbens Stapf. cultivadas em sistema silvipastoril. Foram realizados três experimentos. No experimento 1, avaliou-se a inoculação de bactérias visando a aplicação biotecnológica na germinação e crescimento inicial de plântulas com até 21 dias. As sementes utilizadas foram de B. decumbens cultivar Basilisk. em câmara de germinação. O experimento foi realizado na Unidade Acadêmica de Garanhuns da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UAG/UFRPE) e utilizou-se o delineamento inteiramente casualisado, com 25 tratamentos, sendo 24 inoculações, 12 bactérias isoladas de cada espécie vegetal sendo elas B. decumbens Stapf. e B. humidicola (Rendle) Schweick. e uma testemunha. Cada tratamento teve 4 repetições de 50 sementes. O experimento 2, foi realizado na UAG/UFRPE, onde avaliou-se a co-inoculação de bactérias isoladas de B. decumbens Stapf. e B. humidicola (Rendle) Schweick. com potencial de promoção de crescimento vegetal em plantas de B. decumbens cultivar Basilisk. na emergência, desenvolvimento inicial de plântulas com até 21 dias, e nas características morfológicas e fisiológicas de plantas na fase de crescimento vegetal, além da produtividade das plantas sob estresse de corte. Este experimento foi realizado em casa de vegetação, sob delineamento inteiramente casualizado com sete tratamentos, cinco coinóculos, uma adubação química e uma testemunha, com três cortes de avaliação e intervalo entre os cortes de 35 dias, com 10 repetições por corte. O experimento 3 foi realizado na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco, IPA-Itambé-PE. Analisou-se a influência das leguminosas arbóreas, Gliricídia (Gliricidia sepium Jacq.) e Sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.), e da sazonalidade climática na densidade, diversidade e capacidade de fixação biológica de nitrogênio da comunidade bacteriana diazotrófica associadas a rizosfera de plantas de B. decumbens Stapf. cultivadas em sistema silvipastoril. As pastagens eram dispostas em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições de um hectare cada. As avaliações ocorreram durante o período seco e chuvoso, por dois anos consecutivos. As inoculações e co-inoculações proporcionaram incremento na germinação, no crescimento inicial de plantas com até 21 dias, em ambiente controlado e casa de vegetação, além do aumento nas características morfológicas, fisiológicas, e na produtividade vegetal, os coinóculos promoveram efeitos similares ou iguais da adubação química. Tendo as bactérias homólogas a B. decumbens e com alta produção de ácido indol acético ocasionado os maiores crescimentos nas gramíneas avaliadas. A presença das leguminosas arbóreas Gliricídia e Sabiá em pastagens de B. decumbens Stapf. em sistema silvipastoril e a sazonalidade, influenciaram a densidade e a variabilidade genética da população bacteriana diazotrófica e da comunidade total associadas ao nicho rizosfera da gramínea, bem como, geraram alterações na produção da massa de forragem, nos teores de nitrogênio total e na relação carbono/nitrogênio da gramínea, além do percentual de nitrogênio na gramínea fixado biologicamente e a quantidade de nitrogênio fixado biologicamente por m2.

The Brachiaria grasses are widely used throughout Brazil due to the tolerance capacity of a ranged environmental conditions, often unfavorable of using another forage species. However, a high percentage of cultivated pasture land is on many stages of degradation. The cause of it is the spare refilling of nutrients in the soil. The reduced nitrogen availability is the most limiting factor to the development of tropical pastures. Although, their application via fertilizers raise the production costs and provide environmental damage. Alternatives such as using diazotrophs and other potential characteristics of plant growth promotion has gained prominence. For this reason, this study aimed of evaluating the inoculation and co-inoculation nitrogen fixing bacterias and other biotech traits in germination, emergence and production of B. decumbens cv Basilisk, and seeking to analyze the influence of leguminous plants in density, diversity and the community of diazotrophic bacterial capacity of biological fixation of nitrogen associated with B. decumbens Stapf. grown in a silvopastoral system. Three experiments were conducted. On the first experiment, it was evaluated the bacteria inoculation, aiming to biotechnological applications in germination and early seedling growth up to 21 days. The seeds that were used was B. decumbens cv. Basilisk, in a germinating chamber. The experiment was conducted at the Academic Unit of Garanhuns of the Federal Rural University of Pernambuco (UAG/UFRPE) and it was performed a completely randomized design with 25 treatments, 24 inoculations, 12 bacterias were isolated from each plant species which are B. decumbens Stapf. and B. humidicola (Rendle) Schweick. and an untreated control. Each treatment had four replications of 50 seeds. The second experiment was conducted at UAG/UFRPE, which were evaluated the co-inoculation of isolated bacteria from B. decumbens Stapf. and B. humidicola (Rendle) Schweick. with potential for plant growth promotion in B. decumbens cv Basilisk in initial emergency development of seedlings up to 21 days and the physiological and morphological characteristics of plants in plant growth stage plus the productivity of plants under stress court. This experiment was conducted in a greenhouse in a completely randomized design with seven treatments, five co-inoculants, chemical fertilizer and an untreated control, with three rating cuts and range between 35 days of cuts, with 10 repetitions per court. The third one was conducted at the Experimental Station of the Agronomic Institute of Pernambuco, IPA-Itambé-PE. It was analyzed the influence of tree legumes, Gliricidia (Gliricidia sepium Jacq.) and Sabia (Mimosa caesalpiniifolia Benth.), and seasonality in density, diversity and the capacity of communities of diazotrophic bacterial having biological nitrogen fixation associated on plant rhizosphere B. decumbens Stapf. grown in a silvopastoral system. The pastures were arranged in a randomized blocks design with three replicates, one hectare each. The assessments were occurred during the dry and rainy season, for two consecutive years. Inoculations and co-inoculations were provided to increase germination, initial plant growth up to 21 days in a controlled environment greenhouse plus the increase in morphological, physiological characteristics, and plant productivity, the coinoculants promoted similar effects equal or chemical fertilizer. Having the homologous bacteria B. decumbens and high production skeptical indole acid caused the largest increases in assessed grasses. The presence of leguminous tree Gliricidia and Sabia in pastures of B. decumbens Stapf. in silvopastoral system and seasonality influenced the density and genetic variability of diazotrophic bacterial population and the total community associated with the rhizosphere niche of grass as well, turning on changes in the mass of forage production, the total nitrogen and carbon ratio/nitrogen from grass, besides the nitrogen percentage in the grassy biologically fixed and the amount of nitrogen fixed biologically by m2 .

Diversidade e eficiência na promoção do crescimento vegetal de bactérias isoladas de plantas forrageiras do Semiárido Pernambucano

O objetivo deste estudo foi isolar e caracterizar bactérias endofíticas oriundas de plantas forrageiras não leguminosas cultivadas naregião semiárida,avaliaro seu potencial na fixação biológica do nitrogênio e promoção do crescimento em plantas, além de avaliar as respostas produtivas e teores de nitrogênio do sorgo inoculado com bactérias diazotróficas. Primeiramente, foram coletadas plantas adultas de capim-buffel (Cenchrus ciliarisL), capim-tifton (Cynodon dactylon), sorgo-forrageiro (Sorghum bicolor), palma-forrageira(Opuntia fícus-indica) e maniçoba (Manihot glaziovii).Nasbactérias isoladas das raízes foram observadas característicasfenotípicas, bioquímicasemoleculares.A produção de ácido indolacético (AIA), a fixação de N e o índice de solubilização de fosfato foram obtidos a partir de ensaio em delineamento inteiramente casualizado com 61 tratamentos e 3 repetições, utilizando como testemunhas 2 bactérias (Ab-V5 e BR11417). Os dados quantitativos foram analisados por análise de variância (ANOVA) e quando significativos, foram comparados peloTeste de Scott-Knott (p>0,05%). A avaliação das respostas produtivas no sorgo foi realizada em delineamento inteiramente casualizado com 67 tratamentos, sendo61 bactérias isoladas das forrageiras, 2 testemunhas( Ab-V5 e BR11417) e 3 tratamentos nitrogenados(25%; 50% e 100% de N) em 4 repetições. Foram observadas 4,83 x 104 a 109,84 x 104células por grama de raiza partir das plantas forrageiras, obtendo-se 61 isolados bacterianos e 26 grupos fenotípicos. Todos os isolados apresentaram o gene nifH em pelo menos uma das duas reações de PCR. O sequenciamento de fragmentos do gene 16SrRNA confirmoua presença deRhizobium, Bulkhoderia, Pseudomonas, Streptomonas, Enterobacter, Agrobacterium.Os isolados com maiores produçõesin vitrode AIA com triptofano foram, B13, P32, B17, B10 eB11, a maioria destes, obtidosdo capim-buffel. Na quantificação de N fixado, o isolado com maior produção foi o P20, com produção de 0,330 µg N mL-1. Dos 61 isolados, 8 foram capazes de solubilizar fosfato de cálcio, destes, dois,foram identificados como Rhizobium (M18) e Bacillus (P32). No teste de produção de sideróforos, 3 isolados (buffel, palma e tifton) confirmaram a produção. No sorgo, quanto à massa seca de raiz, o isoladoque proporcionou o maior valor foi o T8, obtido do capim-tifton, equivalente à aplicação de 100% de N. Na variável MSPA, a maior produção foi do tratamento com 100% de N (23.76 g/planta), não havendo diferença entre os isolados T8, B17 e P32. Quanto ao NAPA, também os maiores valores foram encontrados notratamento nitrogenado com 100% de N, com produção de 2,23 mg, mas se igualando estatisticamente aos isolados B17 (Bacillus), B14A (Cellulomonas) com 2,13 e 2,08 mg, analisadas respectivamente. Há diversidade de bactérias diazotróficas nasplantas forrageiras da região semiárida com potencial para fixação de N, produção de fitormônios e sideróforos e solubilização de fosfato. A inoculação de bactérias diazotróficas no sorgo promove aumento da massa seca de raiz e parte aérea e nos teores de nitrogênio da parte aérea.

The aim of this study was to isolate and characterize endophytic bacteria from forage non-leguminous plants grown in semi-arid region, assess their potential in the biological fixation of nitrogen and promote growth in plants, and to evaluate the productive response and nitrogen contents of the inoculated sorghum with nitrogen fixing bacteria. First, they collected adult plantsof buffel grass (Cenchrus ciliaris, Tifton (Cynodon dactylon), sorghum forage (Sorghum bicolor), palm-forage (Opuntia ficus-indica) and maniçoba (Manihot glaziovii) In the isolated bacteria the roots were observed phenotypic, biochemical, and molecular nitrogen fixation (N). The production of indole acetic acid (IAA), the fixation of nitrogen and phosphate solubilization index were obtained from a completely randomized design in a test with 61 treatments and three repetitions, using as witnesses two bacteria (Ab-V5 and BR11417). Quantitative data were analyzed by analysis of variance (ANOVA) and when significant, they were compared by Scott-Knott test (p> 0.05%). The evaluation of the productive responses in sorghum was conducted in a completely randomized design with 67 treatments and 61 bacteria isolated from forage, 2 isolates (Ab-V5 and BR11417) and three nitrogen treatments (25%, 50% and 100% N) 4 replicates. They were observed 4.83 x 104to 109.84 x 104cells per gram of roots from forage plants, yielding 61 bacterial isolates and 26 phenotypic groups. All isolates showed the nifH at least one of the two PCR reactions. The sequencing fragments of the 16S rRNA gene confirmed the presence of Rhizobium, Bulkhoderia, Pseudomonas, Streptomonas, Enterobacter, Agrobacterium. The isolates with higher yields in vitro IAAwith tryptophan, B13, P32, B17, B10 and B11, most of these, obtained from the buffel grass. The quantification of N fixed, isolated with increased production was the P20, with production of 0.330 ug mL N-1. Of the 61 strains, 8 were able to solubilize calcium phosphate, these two were identified as Rhizobium(M18) and Bacillus (P32). In siderophore production test, three isolates (buffel, palm and Tifton) confirmed the production. In sorghum, asthe dry root mass, the isolate which provided the highest value was T8 obtained from Tifton, equivalent to application of 100% of N. In DMAP variable, the highest production was by treatment with 100% N (23.76 g / plant), with no difference between isolates T8, B17 and P32. As for the NAPA also the highest values were found in nitrogen treatment with 100% N, with production of 2.23 mg, but equaling statistically the isolated B17 (Bacillus), B14A (Cellulomonas) at 2.13 and 2.08 mg, respectively. There is diversity of nitrogen fixing bacteria in forage crops of semiarid region with the potential for nitrogen fixation, production of phytohormones and siderophores and phosphate solubilization. Inoculation of diazotrophs in sorghum promotes increased root dry weight, root and shoot and shoot nitrogen content. Keywords: nitrogen fixation, forage, AIA Production, siderophores, Shorgum

Molecular characterization of nitrogen-fixing bacteria isolated from brazilian agricultural plants at São Paulo state

Fourteen strains of nitrogen-fixing bacteria were isolated from different agricultural plant species, including cassava, maize and sugarcane, using nitrogen-deprived selective isolation conditions. Ability to fix nitrogen was verified by the acetylene reduction assay. All potentially nitrogen-fixing strains tested showed positive hybridization signals with a nifH probe derived from Azospirillum brasilense. The strains were characterized by RAPD, ARDRA and 16S rDNA sequence analysis. RAPD analyses revealed 8 unique genotypes, the remaining 6 strains clustered into 3 RAPD groups, suggesting a clonal origin. ARDRA and 16S rDNA sequence analyses allowed the assignment of 13 strains to known groups of nitrogen-fixing bacteria, including organisms from the genera Azospirillum, Herbaspirillum, Pseudomonas and Enterobacteriaceae. Two strains were classified as Stenotrophomonas ssp. Molecular identification results from 16S rDNA analyses were also corroborated by morphological and biochemical data.

Quatorze linhagens de bactérias fixadoras de nitrogênio foram isoladas de diferentes espécies de plantas, incluindo cassava, milho e cana-de-açúcar, usando condições seletivas desprovidas de nitrogênio. A capacidade de fixar nitrogênio foi verificada por ensaio de redução de acetileno. Todas as linhagens fixadoras de nitrogênio testadas apresentaram hibridização positiva com sonda de gene nifH derivada de Azospirillum brasilense. As linhagens foram caracterizadas por RAPD, ARDRA e sequenciamento do gene 16S rDNA. As análises de RAPD revelaram 8 genótipos, as 6 linhagens restantes foram agrupadas em 3 grupos de RAPD, sugerindo uma origem clonal. ARDRA e seqüências de 16S rDNA foram alocadas em 13 grupos conhecidos de bactérias fixadoras de nitrogênio, incluindo organismos dos gêneros Azospirillum, Herbaspirillum, Pseudomonas e Enterobacteriaceae. Duas linhagens foram classificadas como Stenotrophomonas ssp. Os resultados da identificação molecular baseados em sequencias de 16S rDNA corroboram com dados obtidos em testes morfológicos e bioquímicos.

Caracterização fisiológica e genética de bactérias potencialmente diazotróficas associadas a capim braquiária / Genetic and physiological characterization of diazotrophic bacteria potentially associated with Brachiaria grasses

As gramíneas do gênero Brachiaria são largamente utilizadas por todo o Brasil, tolerando uma série de limites e condições restritivas de utilização, o que corrobora para que seja largamente cultivada em todo território nacional. As mudanças ocorridas nos sistemas agrícolas, em sua maioria, têm por finalidade a melhoria da qualidade ambiental, neste sentido conhecer a diversidade microbiana associada a estes sistemas tem sido útil para sustentabilidade dos ecossistemas e o aperfeiçoamento da produção, onde a associação de gramíneas com bactérias diazotróficas pode proporcionar crescimento vegetal e representa uma alternativa promissora para o melhor desenvolvimento e desempenho vegetal. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi isolar bactérias potencialmente diazotróficas associadas as gramíneas B. decumbens e B. humidicola cultivadas na Região Agreste do Estado de Pernambuco, nos nichos rizosfera e endofítico de raiz, avaliando-se características funcionais e variabilidade genética. Após o isolamento em meio semi seletivo para fixação de nitrogênio atmosférico (meio NFb semi-sólido) e em meio não seletivo ocorreu a seleção funcional dos isolados bacterianos quanto a características envolvidas com a promoção de crescimento vegetal, e a variabilidade genética, através da técnica de BOX-PCR e PCR-DGGE do gene nifH. As características fenotípicas analisadas foram: fixação biológica de nitrogênio (FBN), produção de ácido indol acético (AIA) por diferentes rotas bioquímicas, solubilização de fosfato inorgânico, produção de enzimas extracelulares e da molécula quorum sensing. Nos resultados obtidos ficou evidente a elevada e variável funcionalidade das bactérias associadas a estas gramíneas em ambos os meios (com destaque para os isolados provenientes do meio NFb, que apresentou maior frequência de isolados positivos para os testes avaliados), espécies vegetais e nichos avaliados. Nas bactérias associadas as gramíneas se observou fixação de nitrogênio atmosférico em diferentes concentrações de sal no meio de cultura, produção de AIA por diferentes rotas bioquímicas com e sem a presença do precursor L-triptofano, solubilização de fosfato inorgânico com a presença de diferentes fontes de carbono, produção de enzimas extracelulares (celulase, pectinase e amilase) e molécula quorum sensing. Independente da técnica utilizada para o estudo da variabilidade genética foi observado elevada diversidade genética para os isolados tanto da raiz como do rizoplano das gramíneas B. decumbens e B. humidicola. Desta forma é possível concluir que tal associação bactéria-planta-solo pode proporcionar vários benefícios à planta, não apenas a fixação biológica do nitrogênio. Portanto, investimentos em pesquisas utilizando a associação gramíneas forrageiras/bactérias são de fundamental importância pelo elevado valor que estas representam na alimentação animal

The genus Brachiaria grasses are widely used throughout Brazil, enduring a series of restrictive limits and conditions of use, which corrobora para that is widely cultivated throughout the country. The changes in agricultural systems, mostly aiming at the improvement of environmental quality, in order to know the microbial diversity associated with these systems has been useful for ecosystem sustainability and improvement of production, where the combination of grasses with diazotrophs can provide plant growth and represents a promising alternative for the better development and plant performance. Given the above, the objective of this study was to isolate diazotrophic bacteria potentially associated grasses B. decumbens and B. humidicola cultivated in Agreste region of Pernambuco State, niches in the rhizosphere and endophytic root, evaluating functional and genetic variability. After isolation on semi selective fixation of atmospheric nitrogen (NFB semisolid medium) and in a non-functional selection was the selection of bacterial isolates for characteristics involved with the promotion of plant growth and genetic variability, using the technique of BOX-PCR and PCR-DGGE of nifH. The phenotypic characteristics were analyzed: biological nitrogen fixation (BNF), production of indole acetic acid (IAA) by different biochemical pathways, inorganic phosphate solubilization, production of extracellular enzymes and the quorum sensing molecule. The results obtained evidenced the high and variable functionality of the bacteria associated with these grasses in both media (especially the ones from the middle NFB, with the highest frequency of positive isolates for the evaluated tests), plant species and niches evaluated. In bacteria associated with the grass was observed fixation of atmospheric nitrogen in different salt concentrations in the culture medium, producing different biochemical pathways by EIA with and without the presence of precursor L-tryptophan, solubilization of inorganic phosphate in the presence of different sources of carbon production of extracellular enzymes (cellulase, pectinase and amylase) and quorum sensing molecule. Regardless of the technique used to study the genetic variability was observed high genetic diversity for isolates from both the root and the rhizoplane of grasses B. decumbens and B. humidicola. Thus we conclude that this association bacteria-plant-soil can provide several benefits to the plant, not just the biological nitrogen fixation. Therefore, investments in research using the association grasses/bacteria are essential for the high value they represent in animal feed

HERBASPIRILLUM-LIKE BACTERIA IN BANANA PLANTS

Diazotrophic bacteria isolated from banana plants were characterized by morphological and physiological aspects. Three different groups of these plant-bacteria could be established. Two of them showed similarity to species of the Herbaspirillum genus. The third one was different because used only a few carbon substrates and produced water diffusible compounds that fluoresced under UV light. All three bacterial groups were thin rods with mono or bipolar flagella, presented negative reaction in Gram stain, showed catalase activity, were able to reduce nitrate and grew better in semi-solid JNFb medium at 31ºC. The nitrogenase activity was detected in semi-solid N-free JNFb medium and expressed higher values when pH ranged from 6.5 to 7.0 (groups I and II) and 6.0 to 6.5 (group III). The diazotrophs isolated from banana plants were distinct from species of Herbaspirillum previously identified in gramineous plants.

Bactérias diazotróficas do tipo Herbaspirillum isoladas de bananeiras foram avaliadas pelas características morfológicas e fisiológicas de crescimento. Três grupos de bactérias foram estabelecidos, sendo dois relacionados às espécies de Herbaspirillum e diferentemente o terceiro grupo apresentou habilidade em crescer com poucos substratos orgânicos e produziu substância fluorescente em meio B de King. As bactérias dos três grupos eram bastonetes com flagelos mono ou bipolares, apresentaram reação negativa na coloração de Gram, expressaram atividade de catalase e oxidade, foram capazes de reduzir o nitrato e cresceram melhor em meio JNFb semi-sólido incubado a 31ºC. A atividade da nitrogenase, medida através da atividade de redução de acetileno, foi máxima em meio JNFb semi-sólido, após o ajuste de pH na faixa de 6,0 a 7,0 (grupos I e II) e 5,5 a 6,5 (grupo III). As bactérias diazotróficas associadas às bananeiras são diferentes das espécies de Herbaspirillum anteriormente identificadas em gramíneas.