Arbuscular mycorrhiza and kinetic parameters of phosphorus absorption by bean plants

Os mecanismos envolvidos na maior absorção de P pela planta micorrizada ainda não estão totalmente esclarecidos, atribuindo-se, em parte, ao aumento no número de sítios de absorção promovido pela hifa e/ou maior afinidade dos carregadores da hifa ou da raiz colonizada ao P. Avaliou-se o efeito da micorriza formada por Glomus etunicatum nos parâmetros cinéticos da absorção radicular de P e no influxo de P em feijoeiro, cultivar IAC-Carioca, em duas épocas do ciclo da planta, início do florescimento e enchimento das vagens (35 e 50 dias após semeadura, respectivamente). Empregou-se como substrato areia e sílica (9:1) irrigado com solução nutritiva. O ensaio de cinética foi realizado pelo método do esgotamento do 32P da solução (curva de depleção), empregando-se a planta inteira. A micorrização promoveu maior crescimento e absorção de P pelas plantas, principalmente na fase de enchimento das vagens. As plantas micorrizadas que se encontravam no estádio de florescimento tiveram maior velocidade máxima de absorção (Vmax) e influxo líquido de P. Menores valores de concentração mínima de P na solução (Cmin) e da constante de Michaelis-Menten (Km) foram constatados nas plantas micorrizadas, na fase de enchimento das vagens. As plantas micorrizadas também apresentaram maior influxo líquido de P por planta, em ambas as fases. A Cmin foi o parâmetro que mais se relacionou com a absorção de P, ocorrendo correlação significativa entre este e o teor e acúmulo de P na parte aérea do feijoeiro.The mechanisms that determine greater P absorption by mycorrhizal plants are still not completely clear, and are attributed, in part, to an increase in the number of absorption sites promoted by the hyphae, and/or to a greater affinity of the colonized hypha or root carriers to P. The effect of mycorrhizae formed by Glomus etunicatum on the kinetic parameters of P absorption by the roots and on P influx in bean plants of the IAC-Carioca cultivar was evaluated, in two distinct plant development periods: at the onset of flowering and at the pod-filling stage (35 and 50 days after sowing, respectively). A mixture of sand and silica (9:1) was utilized as substrate and irrigated with nutrient solution. The kinetics assay was performed by the method of 32P depletion from the solution (depletion curve), using intact plants. Mycorrhization promoted greater growth and P absorption by bean plants, which was more conspicuously observed at the pod-filling stage. Mycorrhizal plants showed higher values of maximum ion uptake rate (Vmax) and net P influx at the flowering stage. Lower minimum ion concentration (Cmin) and Michaelis-Menten constant (Km) values were verified in mycorrhizal plants at the pod-filling stage. Mycorrhizal plants also presented higher net P influx per plant, in both stages. Cmin was the kinetic parameter more intimately related to P absorption, and a significant correlation was obtained between this parameter and shoot P content and accumulation in bean plants

Cadmium effect on the association of jackbean (Canavalia ensiformis) and arbuscular mycorrhizal fungi

O efeito do cádmio na associação micorrízica e no teor e acúmulo de Cd na raiz e parte aérea de feijão de porco foi avaliado em condição de hidroponia. Os tratamentos consistiram da inoculação ou não de três espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), Glomus etunicatum, G. intraradices e G. macrocarpum, e uma testemunha (ausência de FMA), duas concentrações de Cd ( 0 e 5 µmol L-1) e de P (1 e 10 mg L-1) na solução nutritiva. Foram determinados a colonização micorrízica, o comprimento do micélio extraradical, atividade da peroxidase nas raízes, crescimento das plantas e teor e acúmulo de Cd e P na raiz e na parte aérea das plantas. A associação micorrízica não promoveu crescimento das plantas mas aumentou a concentração foliar e radicular de Cd. O metal pesado foi acumulado principalmente nas raízes e somente uma pequena quantidade foi translocada para a parte aérea. A colonização micorrízica não foi influenciada pelo Cd adicionado, mas o micélio extrarradicular mostrou-se sensível ao metal, tendo sido reduzido em 25%, principalmente na menor concentração de P adicionado. Nesta mesma concentração de P, a adição de Cd reduziu a atividade da peroxidase nas raízes das plantas não colonizadas e nas colonizadas por G. macrocarpum. Entretanto, as raízes micorrizadas mostraram valores menores de atividade da enzima. Melhor desempenho da associação micorrízica foi constatado nas plantas colonizadas por G. etunicatum, o qual mostrou-se promissor na fitorremediação de solos contaminados por Cd quando em associação ao feijão de porco.The effect of cadmium (Cd) on mycorrhizal association and on shoot and root Cd concentration was investigated in jackbean plants under hydroponic conditions. The treatments consisted of the inoculation of three different species of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), Glomus etunicatum, G. intraradices and G. macrocarpum, and a non-inoculated control, two Cd (0 and 5 µmol L-1) and two P (1 and 10 mg L-1) levels in the nutrient solution. Mycorrhizal colonization, length of AMF extraradical mycelium, guaiacol peroxidase activity in roots, plant growth and root and shoot Cd and P concentrations were determined. Mycorrhizal status did not promote jackbean growth but in most of the cases mycorrhization increased root and shoot Cd concentrations. Cd ions were accumulated mainly in roots and only small amounts were translocated to the shoot. Cd addition did not affect root colonization by AMF but the AM extraradical mycelium (ERM) was sensitive to the added Cd. ERM length was reduced by 25% in the presence of Cd. This reduction was more pronounced under conditions of low P concentration. Also at this P concentration, Cd addition decreased guaiacol peroxidase activity in non-mycorrhizal roots and in roots colonized by G. macrocarpum. However, mycorrhizal roots maintained lower values of peroxidase activity. G. etunicatum showed the best performance when associated to jackbean plants and it could be a promising association for phytoremediation of Cd- contaminated soil

Soil microbial biomass and activity under the influence of lead addition and mycorrhizal soybean rhizosphere

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de chumbo (Pb) ao solo na biomassa e atividade microbianas do solo sob influência da rizosfera de soja micorrizada. O trabalho foi realizado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente casualizado num esquema fatorial 4x2x2 utilizando-se 0, 150, 300 e 600 mg dm-3 de Pb, inoculação ou não do fungo micorrízico arbuscular (FMA), Glomus macrocarpum, e duas épocas de amostragem – florescimento e maturação da soja. Avaliaram-se o C da biomassa microbiana, a liberação de CO2 do solo e a atividade de três enzimas, desidrogenase, fosfatase alcalina e arilssulfatase. O Pb afetou negativamente o C da biomassa e a atividade da microbiota rizosférica, ocorrendo interação entre a presença de propágulos de FMA e o estádio de desenvolvimento da planta. A atividade da fosfatase alcalina foi a mais afetada pelas altas concentrações de Pb adicionadas ao solo, com redução de 60% na sua atividade, mostrando-se um indicador sensível do estresse metabólico da comunidade microbiana do solo causado pelo excesso de chumbo. A micorrização da soja influenciou de forma direta a microbiota rizosférica, resultando em maior atividade e biomassa, principalmente no estádio de maturação da soja. A microbiota do solo apresentou sintomas de estresse decorrentes da adição de chumbo.The objective of this work was to evaluate the effects of lead addition on soil microbial biomass and activity under the influence of the rhizosphere of mycorrhizal soybean. The experimental design was completely randomized and arranged in a 4x2x2 factorial scheme, using 0, 150, 300 and 600 mg dm-3, inoculation or not of the arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) Glomus macrocarpum and two sampling periods: soybean flowering and maturity. Microbial biomass C, soil respiration and the activity of three soil enzymes (deshydrogenase, alkaline phosphatase and arilsulphatase) were determined. The most affected enzyme was alkaline phophatase, whose activity was reduced in 60%, and which was a sensible indicator of the microbial metabolic stress caused by high Pb concentrations. Soybean mycorrhization directly influenced the rhizospheric microbiota leading to higher activity and biomass, mainly at soybean maturity stage. Soil microbiota showed stress symptoms due to Pb addition to soil

Interaction between arbuscular mycorrhizal fungi and diazotrophic bacteria in wheat plants

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da inoculação de dois novos isolados de bactérias diazotróficas endofíticas e da interação destas bactérias com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), na cultura do trigo. Foi realizado um experimento em casa de vegetação, com dois isolados de bactérias diazotróficas endofíticas, IAC11HT (Achromobacter insolitus) e IAC12HT (Zoogloea ramigera), e dois FMAs (Glomus sp. e Acaulospora sp.). Houve efeito sinérgico da co-inoculação na colonização das raízes por bactérias diazotróficas, com o emprego do FMA do gênero Acaulospora. As plantas associadas a Glomus, na presença dos isolados bacterianos, apresentaram maior crescimento, acúmulo e aproveitamento dos nutrientes do que as plantas colonizadas por Acaulospora sp., entretanto, não superaram os tratamentos em que as bactérias e os fungos foram inoculados isoladamente. Apesar de não ter havido efeito benéfico da co-inoculação FMA-bactéria diazotrófica sobre a maioria dos parâmetros avaliados, essas novas bactérias propiciaram o dobro de crescimento, acúmulo e aproveitamento do N e P em plantas de trigo.The aim of this work was to evaluate the inoculation effect of two new endophytic diazotrophic bacteria and the interaction between arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and these bacteria on wheat plants. The experiment was carried out in a greenhouse with the two strains of diazotrophic bacteria, IAC11HT (Achromobacter insolitus) and IAC12HT (Zoogloea ramigera), and two AMF (Glomus sp. and Acaulospora sp.). There was synergistic effect of the co-inoculation on root colonization by diazotrophic bacteria with the AMF of the genus Acaulospora. The plants colonized by Glomus associated to bacterial strains showed higher growth, accumulation and exploitation of the nutrients than plants colonized by Acaulospora sp., however, this effect did not surpass the treatments in which bacteria and fungi were inoculated separately. Although there were non-beneficial effects of the AMF-diazotrophic bacteria co-inoculation, for the most parameters assessed, these news bacteria strains promoted doubled shoot dry matter, shoot N and P concentration and accumulation in wheat plants

Wheat genotypes response to inoculation of diazotrophic bacteria in field conditions

O objetivo deste trabalho foi avaliar, em condições de campo, o efeito e a viabilidade econômica da inoculação de novos isolados homólogos de bactérias diazotróficas endofíticas, sob diferentes doses de nitrogênio, em dois genótipos de trigo, em duas localidades. Foram utilizados: três isolados de bactérias diazotróficas endofíticas (IAC-AT-8, Azospirillum brasilense; IAC-HT-11, Achromobacter insolitus; IAC-HT-12, Zoogloea ramigera), dois genótipos de trigo (ITD-19 e IAC-370) e três doses de N, na forma de uréia (0, 60 e 120 kg ha-1). No estádio de quatro folhas e no perfilhamento, foram avaliados a massa de matéria seca e o N acumulado na parte aérea. Na colheita, foram avaliados o teor de N, a massa de 1.000 sementes e a produtividade de grãos. A inoculação promoveu maior massa de matéria seca e N acumulado e aumentou a produtividade de grãos, principalmente na presença de adubo nitrogenado, com lucro para o agricultor. Entretanto, o maior aumento na produtividade de grãos foi obtido nas plantas do genótipo IAC-370, com o emprego do isolado IAC-HT-12, na ausência de N, que superou em 45% o tratamento testemunha. As respostas variaram em relação ao local de cultivo, o que sugere expressiva interação planta-bactéria-ambiente.The aim of this work was to evaluate, in field conditions, the effect and the economic viability of inoculation of new homologous strains endophytic diazotrophic bacteria, under different nitrogen doses on two wheat genotypes. Three strains of diazotrophic bacteria (IAC-AT-8, Azospirillum brasilense; IAC-HT-11, Achromobacter insolitus; IAC-HT-12, Zoogloea ramigera), two wheat genotypes (ITD-19 and IAC-370), and three levels of nitrogen fertilizer as urea (0, 60 e 120 kg ha-1) were tested. Shoot dry matter and total shoot nitrogen were evaluated, at four leaves and at tillering stages. Nitrogen concentration in the grain, 1,000 grains weight and yield were evaluated at harvest. Plants with inoculation presented increases in dry matter, N accumulation and grain yield, especially in combination with N fertilizer, bringing profit to the farmer. However, the genotype IAC-370 showed the highest increase in grain yield with the strain IAC-HT-12 in the absence of added N, exceeding the uninoculated control by 45%. Responses to inoculation varied according to location, suggesting a complex interaction of plant, bacteria and the environment

Nickel toxicity in common bean plants and effects on soil microbiota

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de Ni ao solo (0, 2,3, 10,5, 47 e 210 mg kg-1), na presença e ausência de calcário, sobre: o desenvolvimento do feijoeiro; a fitodisponibilidade de Ni e algumas características biológicas do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em Latossolo Vermelho distrófico. A dose de Ni de 210 mg kg-1 causou a morte de todas as plantas, tanto na presença como na ausência de calcário. Houve aumento da produção de grãos de feijão no tratamento que recebeu calcário. A concentração de Ni dos grãos aumentou com o incremento de Ni no solo, ultrapassando o limite máximo permitido, de 5 mg kg-1 de matéria fresca, na dose de 2,3 mg kg-1, indicando que a aplicação de calcário não foi suficiente para reduzir os teores de Ni no grão de feijão a níveis apropriados para o consumo. Observou-se diminuição da biomassa microbiana do solo nos tratamentos com altas concentrações de Ni, que foi acompanhada por aumento no qCO2. O qCO2 foi um indicador adequado do grau de estresse que teve a comunidade microbiana do solo com a adição de Ni.The aim of this work was to evaluate the effect of Ni addition (0, 2.3, 10.5, 47 and 210 mg kg-1), in the presence and absence of lime, on: common beans development, Ni phytoavailability, and soil biological characteristics. A greenhouse experiment was conducted using a sample of a Rhodic Hapludox. Rate of 210 mg kg-1 of Ni caused plant death in both the absence and the presence of lime. Grain yield of common beans was higher in treatments with lime addition. However, grain Ni concentration increased with Ni addition, exceeding the maximum admissible value, of 5 mg kg-1 (fresh weight), already at rate of 2.3 mg kg-1. Lime addition was not enough to reduce grain Ni concentrations to permissible levels for consumption. The addition of high concentrations of Ni decreased soil microbial biomass, and this reduction was accompanied by an increase in the metabolic quocient. The qCO2 was an adequate indicator of the stress level caused by Ni addition on soil microbial community