Phosphate solubilization by soil microorganisms in a eucalypt plantation

Objetivou-se neste trabalho avaliar o papel dos microrganismos do solo na solubilização de fontes insolúveis de fósforo, bem como a sensibilidade de bactérias solubilizadoras de fosfato a formulações comerciais de glyphosate. A atividade de fosfatases e o potencial de solubilização, em meio NBRIP líquido, dos fosfatos de cálcio, ferro e alumínio, e dos fosfatos naturais de Araxá e Catalão pela microbiota total do solo rizosférico de plantas do híbrido Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla com diferentes diâmetros à altura do peito, oriundas de posições topográficas distintas, a saber, topo, encosta e baixada, foram avaliados in vitro. Procedeu-se também o isolamento de bactérias da rizosfera destas plantas e a sua caracterização quanto à capacidade de solubilização de fosfato de cálcio, por meio da determinação do índice de solubilização em meio sólido. O crescimento e a capacidade de solubilização de fosfato dessas bactérias foram também avaliados em meio líquido, na presença das formulações comerciais Roundup Transorb®, Roundup NA®, Zapp QI® e Scout®. Os solos coletados de plantas do topo e da baixada apresentaram maior solubilização de fosfato de cálcio pela microbiota, enquanto o solo da encosta não apresentou diferenças entre as fontes inorgânicas testadas. O fosfato de Catalão foi a fonte natural mais solubilizada pela microbiota do solo. O pH final do meio de cultura correlacionou-se negativamente com os valores de fósforo solubilizado. A atividade das fosfatases ácida e alcalina foi maior nos solos rizosféricos de plantas do topo. Os isolados obtidos apresentaram diferenças quanto ao índice de solubilização (IS) de fosfato de cálcio, apresentando valores entre zero, relativo aos isolados que perderam a capacidade de solubilização, e 4,07. Também foram observadas diferenças entre os isolados quanto à sua capacidade de solubilização de fosfato em meio líquido. A presença de herbicidas no meio de cultura reduziu significativamente o crescimento de todos os isolados testados. Os isolados To 66 e To 3 foram os mais sensíveis à presença do herbicida Roundup Transorb®. Para o isolado To 66, a adição ao meio de cultura de Roundup Transorb® e Zapp QI® reduziu significativamente o potencial de solubilização deste isolado, enquanto o herbicida Scout® teve efeito oposto. O potencial de solubilização do isolado To 11 não foi alterado na presença dos herbicidas. Os herbicidas testados afetam o crescimento e a capacidade de solubilização de alguns isolados in vitro, sendo necessário investigar se esse efeito também ocorre no solo.The objective of this work was to evaluate the role of soil microorganisms in the availability of insoluble phosphate sources and to study the sensibility of phosphate solubilizing bacteria to commercial formulations of glyphosate. Rhizosphere soil samples were collected from Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla hybrids with different diameters at breast height, planted at distinct topographical regions, namely top, slope, and lowland. Acid phosphatase activity varied from 24.40 to 190.07 μg p-nitrophenol g-1 soil h-1, while alkaline phosphatase showed values ranging from 0.70 to 20.55 μg p-nitrophenol g-1 soil h-1. The highest phosphatase activity was observed for the rizhosphere soli from plants located at the top region. The solubilization potential of Ca, Fe and Al phosphates by the soil microorganisms varied from 17.38 to 7949.71 μg P g-1 dry soil. Calcium phosphate promoted the highest values for phosphate solubilization. The solubilization potential for Catalão and Araxá rock phosphates varied from 27.08 to 1209.71 μg P g-1 dry soil, and Catalão phosphate was the most soluble phosphate source. The final pH of the culture medium was negatively correlated to phosphate solubilization. Rhizosphere bacteria were isolated and characterized as to their phosphate solubilization capacity. The solubilization index (SI) for calcium phosphate by the bacterial isolates grown in solid medium varied from 0 to 4.07. The amount of solubilized phosphate in liquid medium varied from 80.17 to 22,259.33 μg P. The growth and the phosphate solubilization capacity of the isolates were also evaluated in the presence of the commercial formulations Roundup Transorb®, Roundup NA®, Zapp QI®, and Scout®. The presence of the herbicides in the culture medium caused a significant reduction in the growth of the isolates tested. For the isolate To 66, the presence of Roundup Transorb® and Zapp QI® significantly reduced the phosphate solubilization potential of this isolate, while for Scout the reverse was observed. The tested formulations affected the growth and solubilization capacity of some of the isolates in vitro. It is hypothesized that such effect resulted from specific components of the tested formulations and not from glyphosate itself, once the herbicide was present at the same concentration in each of the commercial formulations tested. Further investigations on the action of these substances on the soil microbiota must be conducted in situ for a better understanding of the potential deleterious effects of such formulations on key processes that take place in the soil.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

Solubilização potencial de fosfatos mediada pela microbiota rizosférica de eucalipto cultivado em topossequência típica da Zona da Mata Mineira

O uso de fosfatos naturais, aliado ao adequado manejo de microrganismos do solo solubilizadores de fosfato, é uma alternativa para reduzir os custos da adubação fosfatada. No entanto, ambas as práticas requerem a avaliação prévia do potencial da microbiota rizosférica em solubilizar fontes de P pouco reativas em condições de campo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da microbiota do solo de solubilizar os fosfatos de Ca, Fe, Al, além dos fosfatos naturais de Araxá e Catalão em amostras de solo rizosférico e não rizosférico de plantio do hibrido Eucalyptus grandis × E. urophylla, localizados em três pontos de uma topossequência típica da Zona da Mata de Minas Gerais. Adicionalmente, avaliou-se a atividade de fosfatases ácidas e alcalinas sob as mesmas condições experimentais. A microbiota rizosférica das plantas do topo e da baixada apresentou maior potencial de solubilização de fosfato de Ca (5.745,09 e 6.452,80 μg de P, respectivamente), enquanto o solo da encosta não apresentou diferenças entre as fontes inorgânicas testadas. O fosfato de Catalão foi a fonte de fosfato natural com maior potencial de solubilização (1.209,71 μg de P) pela microbiota do solo nas condições avaliadas. O pH final do meio de cultura correlacionou-se negativamente com os valores de P solubilizado, indicando que a acidificação do ambiente foi um dos mecanismos de solubilização utilizados pela microbiota rizosférica in vitro. A atividade das fosfatases ácida e alcalina foi maior na rizosfera de plantas do topo, área com maior teor de matéria orgânica. Não foi observada correlação clara entre o potencial de solubilização de fosfato ou a atividade das fosfatases com o diâmetro médio à altura do peito das árvores do plantio. Este estudo demonstra o efeito da topografia no potencial de solubilização da microbiota do solo, que é influenciada positivamente pelo teor de matéria orgânica do solo.The use of rock phosphates, combined with proper management of soil microorganisms able to solubilize phosphate, is an alternative for reducing the costs of P fertilization. However, both practices require prior assessment of the potential of the rhizospheric microbiota in solubilizing P sources with low reactivity under field conditions. The objective of this study was to evaluate the potential of soil microbes to solubilize Ca, Fe, and Al phosphates, as well as Araxá and Catalão rock phosphates, in rhizospheric and bulk soil samples from hybrid Eucalyptus grandis × E. urophylla plantations located at three points in a typical toposequence from the state of Minas Gerais. Additionally, we evaluated the activity of acid and alkaline phosphatases under the same experimental conditions. The rhizospheric microbiota of plants from the top of the slope and from the lowland showed higher solubilization potential of Ca phosphate (5,745.09 and 6,452.80 μg P, respectively), whereas the soil from along the slope showed no difference among the inorganic sources tested. Catalão rock phosphate was the natural phosphate source with highest solubilization potential (1,209.71 μg P) by soil microbiota under the conditions evaluated. The final pH of the culture medium was negatively correlated with the values of solubilized P, indicating that acidification of the environment is one of the mechanisms used by soil microbiota in phosphate solubilization in vitro. The activity of acid and alkaline phosphatases was higher in the rhizosphere of plants from the top of the slope, an area with higher organic matter content. No clear correlation between phosphate solubilization potential or phosphatase activity with the average diameter at breast height of trees was observed. This study demonstrates the effect of topography on the solubilization potential of soil microbes, which is positively influenced by the organic matter content of the soil

ISOLAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE BACTÉRIAS SOLUBILIZADORAS DE FOSFATO DA RIZOSFERA DE Eucalyptus sp.1

RESUMO A inoculação de micro-organismos solubilizadores de fosfato, em conjunto ou não com fungos micorrízicos, pode ser alternativa para a redução dos custos de produção de eucalipto por meio da diminuição dos gastos com fertilizantes fosfatados. Dessa forma, objetivou-se com este trabalho isolar e caracterizar bactérias solubilizadoras de fosfato da rizosfera de Eucalyptussp., visando à sua coinoculação com fungos ectomicorrízicos. Entre os 24 isolados de bactérias originários do solo rizosférico de eucalipto, 12 são do filo γ-Proteobacteria e pertencentes à família Enterobacteriaceae (Enterobacter, Kluyvera e Klebsiella); 9 do filo β-Proteobacteria (Burkholderia); 1 do filo Actinobacteria (Curtobacterium); e 1 do filo Firmicutes (Enterococcus). O índice de solubilização de fosfato, calculado dividindo-se o diâmetro do halo de clareamento pelo diâmetro da colônia, variou de 0 a 11, sendo Enterococcus avium a espécie com o maior potencial de solubilização de CaHPO4in vitro. A produção de acidez em meio glicose-extrato de levedura pelos isolados bacterianos rizosféricos foi significativa, no entanto a capacidade de solubilização de CaHPO4 não se correlacionou com a acidificação do meio. Alguns isolados bacterianos promoveram forte inibição do crescimento de Pisolithus sp., isolado H4111, enquanto outros não causaram esse fenômeno. Os isolados RE 56 (Enterococcus avium), RE 41 (Burkholderia cepacea), RE 52 e RE 30 (ambos Burkholderia pyrrocinia) foram aqueles que apresentaram maior potencial para utilização em experimentos de coinoculação com fungos ectomicorrízicos

Relative importance of soil physico-chemical characteristics and plant species identity to the determination of soil microbial community structure

The structure of soil microbial communities is affected by biotic and abiotic environmental factors, such as plant community composition and soil chemical characteristics, among others. However, little is known about the relative importance of these factors on soil microbial community structure. The objective of this study was to verify which factor, soil chemical characteristics or plant species identity, is more important to the determination of soil microbial community structure. For this, a factorial experiment with four soil chemical conditions and five plant species were set in a greenhouse. After 80 days of cultivation, the rhizospheric soil microbial community structure was accessed by a multiplex T-RFLP, and the mycorrhizal colonization of roots and plant shoot dry mass were estimated. Plant species showed similar growth responses to different soil chemical conditions, but exhibited different patterns in the control of root mycorrhizal colonization. A principal component analysis (PCA) was performed using the T-RFLP data set and showed that soil chemical condition is the main factor defining the structure of soil microbial community. Archaeal and bacterial communities showed to be more sensitive to changes in the soil chemical environment, suggesting a greater importance of these microbial groups in plant adaptation

Bioaugmentation as an associated technology for bioremediation of soil contaminated with sulfentrazone

The association between remediation plants and bioenhancement with a bacterial consortium may improve the efficiency and accelerate the decontamination process of soils contaminated with herbicides. The objective of this work was to evaluate the potential for bioremediation of soils contaminated with sulfentrazone by using a previously selected bacterial consortium, namely, phytoremediator plants, and their combination. The treatments consisted of a single crop of Canavalia ensiformis, a single crop of Helianthus annuus, both species in mixed cultivation, tilled soil in association with the presence or absence of inoculation with a bacterial consortium and different bioremediation periods (25, 45, 65 and 85 days after thinning). At the end of each season, a bioassay was performed with the bioindicator species Sorghum bicolor, and the sulfentrazone residues were quantified in soil by high-performance liquid chromatography. The Helianthus annuus single crop and the mixed cultivation reduced by 64% the half-life of sulfentrazone in comparison to soil cultivated with C. ensiformis without inoculation and by 43% compared to the treatments composed of untilled soil and a single crop of C. ensiformis in the presence of inoculation, respectively. The mixed cultivation of C. ensiformis and H. annuus and the single crop of H. annuus, regardless of soil inoculation with the bacterial consortium, are the most efficient techniques of bioremediation of sulfentrazone in soil. Single-crop or mixed cultivation of these species on day 85 after thinning provides considerable reductions in the concentration of sulfentrazone in the soil; however, that period is not sufficient to allow the growth of the indicator plant without the occurrence of toxicity