Assessment of zinc solubilization potential of zinc-resistant Pseudomonas oleovorans strain ZSB13 isolated from contaminated soil / Avaliação do potencial de solubilização do zinco da cepa ZSB13 de Pseudomonas oleovorans resistente ao zinco isolada de solo contaminado

Abstract Zinc is an essential micronutrient that is required for optimum plant growth. It is present in soil in insoluble forms. Bacterial solubilization of soil unavailable form of Zn into available form, is an emerging approach to alleviate the Zn deficiency for plants and human beings. Zinc solubilizing bacteria (ZSB) could be a substitute for chemical Zn fertilizer. The present study aimed to isolate and characterize bacterial species from the contaminated soil and evaluate their Zn solubilizing potential. Zn resistant bacteria were isolated and evaluated for their MIC against Zn. Among the 13 isolated bacterial strains ZSB13 showed maximum MIC value upto 30mM/L. The bacterial strain with the highest resistance against Zn was selected for further analysis. Molecular characterization of ZSB13 was performed by 16S rRNA gene amplification which confirmed it as Pseudomonas oleovorans. Zn solubilization was determined through plate assay and broth medium. Four insoluble salts (zinc oxide (ZnO), zinc carbonate (ZnCO3), zinc sulphite (ZnS) and zinc phosphate (Zn3(PO4)2) were used for solubilization assay. Our results shows 11 mm clear halo zone on agar plates amended with ZnO. Likewise, ZSB13 showed significant release of Zn in broth amended with ZnCO3 (17 and 16.8 ppm) and ZnO (18.2 ppm). Furthermore, Zn resistance genes czcD was also enriched in ZSB13. In our study, bacterial strain comprising Zn solubilization potential has been isolated that could be further used for the growth enhancement of crops.

Resumo O zinco é um micronutriente essencial necessário para o crescimento ideal das plantas. Ele está presente no solo em formas insolúveis. A solubilização bacteriana da forma indisponível de Zn no solo para a forma disponível é uma abordagem emergente para aliviar a deficiência de Zn em plantas e seres humanos. Bactérias solubilizadoras de zinco (ZSB) podem ser um substituto para fertilizantes químicos de Zn. O presente estudo teve como objetivo isolar e caracterizar espécies bacterianas de solo contaminado e avaliar seu potencial de solubilização de Zn. Bactérias resistentes ao Zn foram isoladas e avaliadas quanto ao seu MIC contra o Zn. Entre as 13 cepas bacterianas isoladas, ZSB13 apresentou valor máximo de MIC de até 30 mM/L. A cepa bacteriana com maior resistência ao Zn foi selecionada para análise posterior. A caracterização molecular de ZSB13 foi realizada por amplificação do gene 16S rRNA que o confirmou como Pseudomonas oleovorans. A solubilização do Zn foi determinada através de ensaio em placa e meio caldo. Quatro sais insolúveis (óxido de zinco (ZnO), carbonato de zinco (ZnCO3), sulfito de zinco (ZnS) e fosfato de zinco (Zn3 (PO4) 2) foram usados ​​para o ensaio de solubilização. Nossos resultados mostram uma zona de halo clara de 11 mm em placas de ágar corrigidas com ZnO. Da mesma forma, ZSB13 mostrou liberação significativa de Zn em caldo alterado com ZnCO3 (17 e 16,8 ppm) e ZnO (18,2 ppm). Além disso, os genes de resistência ao Zn czcD também foram enriquecidos em ZSB13. Em nosso estudo, a cepa bacteriana compreendendo potencial de solubilização de Zn foi isolada e poderia ser usada posteriormente para o aumento do crescimento de safras.

Assessment of zinc solubilization potential of zinc-resistant Pseudomonas oleovorans strain ZSB13 isolated from contaminated soil / Avaliação do potencial de solubilização do zinco da cepa ZSB13 de Pseudomonas oleovorans resistente ao zinco isolada de solo contaminado

Zinc is an essential micronutrient that is required for optimum plant growth. It is present in soil in insoluble forms. Bacterial solubilization of soil unavailable form of Zn into available form, is an emerging approach to alleviate the Zn deficiency for plants and human beings. Zinc solubilizing bacteria (ZSB) could be a substitute for chemical Zn fertilizer. The present study aimed to isolate and characterize bacterial species from the contaminated soil and evaluate their Zn solubilizing potential. Zn resistant bacteria were isolated and evaluated for their MIC against Zn. Among the 13 isolated bacterial strains ZSB13 showed maximum MIC value upto 30mM/L. The bacterial strain with the highest resistance against Zn was selected for further analysis. Molecular characterization of ZSB13 was performed by 16S rRNA gene amplification which confirmed it as Pseudomonas oleovorans. Zn solubilization was determined through plate assay and broth medium. Four insoluble salts (zinc oxide (ZnO), zinc carbonate (ZnCO3), zinc sulphite (ZnS) and zinc phosphate (Zn3(PO4)2) were used for solubilization assay. Our results shows 11 mm clear halo zone on agar plates amended with ZnO. Likewise, ZSB13 showed significant release of Zn in broth amended with ZnCO3 (17 and 16.8 ppm) and ZnO (18.2 ppm). Furthermore, Zn resistance genes czcD was also enriched in ZSB13. In our study, bacterial strain comprising Zn solubilization potential has been isolated that could be further used for the growth enhancement of crops.

O zinco é um micronutriente essencial necessário para o crescimento ideal das plantas. Ele está presente no solo em formas insolúveis. A solubilização bacteriana da forma indisponível de Zn no solo para a forma disponível é uma abordagem emergente para aliviar a deficiência de Zn em plantas e seres humanos. Bactérias solubilizadoras de zinco (ZSB) podem ser um substituto para fertilizantes químicos de Zn. O presente estudo teve como objetivo isolar e caracterizar espécies bacterianas de solo contaminado e avaliar seu potencial de solubilização de Zn. Bactérias resistentes ao Zn foram isoladas e avaliadas quanto ao seu MIC contra o Zn. Entre as 13 cepas bacterianas isoladas, ZSB13 apresentou valor máximo de MIC de até 30 mM/L. A cepa bacteriana com maior resistência ao Zn foi selecionada para análise posterior. A caracterização molecular de ZSB13 foi realizada por amplificação do gene 16S rRNA que o confirmou como Pseudomonas oleovorans. A solubilização do Zn foi determinada através de ensaio em placa e meio caldo. Quatro sais insolúveis (óxido de zinco (ZnO), carbonato de zinco (ZnCO3), sulfito de zinco (ZnS) e fosfato de zinco (Zn3 (PO4) 2) foram usados para o ensaio de solubilização. Nossos resultados mostram uma zona de halo clara de 11 mm em placas de ágar corrigidas com ZnO. Da mesma forma, ZSB13 mostrou liberação significativa de Zn em caldo alterado com ZnCO3 (17 e 16,8 ppm) e ZnO (18,2 ppm). Além disso, os genes de resistência ao Zn czcD também foram enriquecidos em ZSB13. Em nosso estudo, a cepa bacteriana compreendendo potencial de solubilização de Zn foi isolada e poderia ser usada posteriormente para o aumento do crescimento de safras.

Assessment of zinc solubilization potential of zinc-resistant Pseudomonas oleovorans strain ZSB13 isolated from contaminated soil

Abstract Zinc is an essential micronutrient that is required for optimum plant growth. It is present in soil in insoluble forms. Bacterial solubilization of soil unavailable form of Zn into available form, is an emerging approach to alleviate the Zn deficiency for plants and human beings. Zinc solubilizing bacteria (ZSB) could be a substitute for chemical Zn fertilizer. The present study aimed to isolate and characterize bacterial species from the contaminated soil and evaluate their Zn solubilizing potential. Zn resistant bacteria were isolated and evaluated for their MIC against Zn. Among the 13 isolated bacterial strains ZSB13 showed maximum MIC value upto 30mM/L. The bacterial strain with the highest resistance against Zn was selected for further analysis. Molecular characterization of ZSB13 was performed by 16S rRNA gene amplification which confirmed it as Pseudomonas oleovorans. Zn solubilization was determined through plate assay and broth medium. Four insoluble salts (zinc oxide (ZnO), zinc carbonate (ZnCO3), zinc sulphite (ZnS) and zinc phosphate (Zn3(PO4)2) were used for solubilization assay. Our results shows 11 mm clear halo zone on agar plates amended with ZnO. Likewise, ZSB13 showed significant release of Zn in broth amended with ZnCO3 (17 and 16.8 ppm) and ZnO (18.2 ppm). Furthermore, Zn resistance genes czcD was also enriched in ZSB13. In our study, bacterial strain comprising Zn solubilization potential has been isolated that could be further used for the growth enhancement of crops.

Resumo O zinco é um micronutriente essencial necessário para o crescimento ideal das plantas. Ele está presente no solo em formas insolúveis. A solubilização bacteriana da forma indisponível de Zn no solo para a forma disponível é uma abordagem emergente para aliviar a deficiência de Zn em plantas e seres humanos. Bactérias solubilizadoras de zinco (ZSB) podem ser um substituto para fertilizantes químicos de Zn. O presente estudo teve como objetivo isolar e caracterizar espécies bacterianas de solo contaminado e avaliar seu potencial de solubilização de Zn. Bactérias resistentes ao Zn foram isoladas e avaliadas quanto ao seu MIC contra o Zn. Entre as 13 cepas bacterianas isoladas, ZSB13 apresentou valor máximo de MIC de até 30 mM/L. A cepa bacteriana com maior resistência ao Zn foi selecionada para análise posterior. A caracterização molecular de ZSB13 foi realizada por amplificação do gene 16S rRNA que o confirmou como Pseudomonas oleovorans. A solubilização do Zn foi determinada através de ensaio em placa e meio caldo. Quatro sais insolúveis (óxido de zinco (ZnO), carbonato de zinco (ZnCO3), sulfito de zinco (ZnS) e fosfato de zinco (Zn3 (PO4) 2) foram usados para o ensaio de solubilização. Nossos resultados mostram uma zona de halo clara de 11 mm em placas de ágar corrigidas com ZnO. Da mesma forma, ZSB13 mostrou liberação significativa de Zn em caldo alterado com ZnCO3 (17 e 16,8 ppm) e ZnO (18,2 ppm). Além disso, os genes de resistência ao Zn czcD também foram enriquecidos em ZSB13. Em nosso estudo, a cepa bacteriana compreendendo potencial de solubilização de Zn foi isolada e poderia ser usada posteriormente para o aumento do crescimento de safras.

Root-induced iron oxidation, pH changes and zinc solubilization in the rhizosphere of lowland rice.

Rice plants (Oryza sathiva L., cv. IR34) were grown with their roots sandwiched between cylinders of an anaerobic low-Zn Mollisol. After periods of root-soil contact of up to 12 d (total plant age c. 28 d) the profiles of different Zn fractions, reduced and oxidized Fe, and pH in the soil near the root plane' were determined. The concentration of easily plant-extractable Zn in the soil (measured by extraction in I M KCl) was negligible, and so it was necessary for the plants to induce changes in the soil to solubilize Zn. After 6 d, there was a substantial accumulation of Zn associated with organic matter and amorphous ferric hydroxide within 4-5 mm of the root plane. Over the next 6 d, the accumulation continued but there was a substantial depletion of the accumulated fractions within 2 mm of the root plane. The zones of accumulation and depletion coincided with zones of Fe(III) accumulation and soil acidification in which the pH decreased from the bulk soil value of 7.3 by over 0.2 pH units; i.e. a two-fold increase in H+ concentration, The acidification was the result of H+ released from the roots to balance excess intake of cations over anions, and H+ generated in the oxidation of Fe(H) by root-released O2 . At the high pH and CO., pressure of the experimental soil (7.3 and c. 0.9 kPa. respectively), soil acidity diffusion is fast and consequently the pH drop at the root surface was small. The rate of Fe oxidation peaked before 6 d, but the acidification and Zn accumulation continued beyond 6 d unabated. It is concluded that Fe oxidation released Zn from highly insoluble fractions, and that this Zn was re-adsorbed on Fe(OH)3 and on organic matter in forms that were acid-soluble and therefore accessible to the plants.