Crop Type Exerts Greater Influence Upon Rhizosphere Phosphohydrolase Gene Abundance and Phylogenetic Diversity than Phosphorus Fertilization.

Rock phosphate is considered as an alternative form of phosphorus fertilizer in acidic, nutrient depleted soils of the Brazilian Cerrado. However, there is no information regarding the influence of phosphorus fertilizer sources in Cerrado soils upon microbial genes coding for phosphohydrolase enzymes in crop rhizospheres. Here, we analyse a field experiment comparing phosphorus fertilization (rock phosphate and triple superphosphate) of maize and sorghum upon crop performance, phosphatase activity and rhizosphere microbiomes at three levels of diversity: small subunit rRNA marker genes of bacteria, archaea and fungi; a suite of alkaline and acid phosphatase and phytase genes; and ecotypes of individual genes. We showed that there is no significant difference in crop performance between the fertilizers sources. Differences in rhizosphere microbiomes were observed at all levels of biodiversity due to crop type, but not fertilization. Inspection of phosphohydrolase gene ecotypes responsible for differences between the crops suggests a role for lateral genetic transfer in establishing ecotype distributions. Our results suggest development of inocula of microorganisms harbouring the gene ecotypes identified in this study, or selective breeding of crops with an enhanced capacity to attract beneficial microorganisms to the rhizosphere may prove useful to optimizing rock phosphate fertilizer in Cerrado soils

Controle genético do sistema radicular de plantas.

As raízes são cruciais para a aquisição de nutrientes e água, e são potenciais alvos para aumentar a produtividade de plantas em diversas condições de crescimento. Um dos desafios do melhoramento é realizar a fenotipagem adequada, rápida e com preço acessível e selecionar a característica radicular desejável em razão da dificuldade de avaliação das raízes abaixo da terra. Conhecer o sistema radicular e sua complexa regulação é fundamental para o desenvolvimento de marcadores moleculares que permitirão um maior avanço no melhoramento de plantas, por meio da modificação de características radiculares. O trabalho ?Controle genético do sistema radicular de plantas? aborda os principais mecanismos do complexo controle de formação genética do sistema radicular de plantas, descrevendo os principais genes envolvidos no desenvolvimento de cada tipo de raiz.bitstream/item/163736/1/doc-210.pd

Phosphate fertilization affects rhizosphere microbiome of maize and sorghum genotypes.

Despite the lower reactivity of natural phosphates compared to soluble fertilizers, their P bioavailability can increase over the cultivation years, due to the physicochemical processes and the activity of soil microbiota. Therefore, this work aimed to evaluate the ? and ? diversity of the rhizosphere microbiota of maize and sorghum genotypes grown under diferent sources and doses of phosphate fertilizers. Four commercial maize and four sorghum genotypes were grown under feld conditions with three levels of triple superphosphate (TSP) and two types of rock phosphate sources: phosphorite (RockP) and bayóvar (RP) during two seasons. Maize and sorghum presented a signifcant diference on the genetic ? diversity of both rhizosferic bacterial and arbuscular mycorrhizal fungi. Moreover, P doses within each phosphate source formed two distinct groups for maize and sorghum, and six bacterial phyla were identifed in both crops with signifcant diference in the relative abundance of Firmicutes and Proteobacteria. It was observed that RockP fertilization increased Firmicutes population while Proteobacteria was the most abundant phylum after TSP fertilization in maize. In sorghum, a signifcant impact of fertilization was observed on the Acidobacteria and Proteobacteria phyla. TSP fertilization increased the Acidobacteria population compared to no fertilized (P0) and RockP while Proteobacteria abundance in RockP was reduced compared to P0 and TSP, indicating a shift toward a more copiotrophic community. Our results suggested that the reactivity of P source is the predominant factor in bacterial community? structures in the maize and sorghum rhizosphere from the evaluated genotypes, followed by P source.First online

Aumento da superfície radicular de tabaco mediada pelo gene Rootless Concerning Crown and Seminal Roots (RTCS) de milho.

A disponibilidade de fósforo (P) é um dos fatores mais limitantes para a produtividade agrícola em solos tropicais, uma vez que este nutriente apresenta menor eficiência de uso por plantas. Modificações na morfologia do sistema radicular são particularmente importantes para a eficiência na aquisição de P em plantas em razão da baixa mobilidade do fósforo no solo. O sistema radicular é complexo e formado por diferentes tipos de raízes. Durante a embriogênese, uma raiz primária é depositada no polo basal do embrião, enquanto um número variável de raízes seminais é formado no escutelo, que são relevantes somente nos estágios iniciais do desenvolvimento. Em estágios mais avançados de desenvolvimento, um extenso sistema radicular pós-embrionário forma a maior parte do sistema radicular. O mutante de rtcs (rootless concerning crown and seminal roots) de milho foi identificado pela sua completa falta de raízes seminais embrionicamente formadas e raízes pós-embrionárias formadas. Posteriormente, foi demonstrado que RTCS codifica um fator de transcrição responsável pela regulação desses tipos radiculares no milho. Além disso, o RTCS foi mais expresso em genótipo de milho eficiente a P. O objetivo deste trabalho foi superexpressar o gene RTCS em plantas de tabaco visando o aumento da superfície radicular e aumento da aquisição de P. Para isso, o gene RTCS foi amplificado a partir da linhagem de milho e clonado no vetor binário pMCG1005. As plantas de tabaco foram transformadas via Agrobacterium tumefaciens, selecionadas e regeneradas e a inserção foi confirmada por PCR com oligonucleotídeos específicos para os genes RTCS e BAR. Foram obtidos três eventos transgênicos que apresentaram alto número de cópias e baixa expressão do transgene. Contudo, houve maior crescimento do sistema radicular e vegetativo sob baixo P. O gene RTCS codifica um fator de transcrição que se liga a fatores responsivos a auxina, que podem estar estimulando o crescimento radicular, mesmo com expressão gênica baixa. As informações geradas nesse trabalho contribuem para o melhor entendimento dos mecanismos genéticos ligados ao sistema. radicular.bitstream/item/164062/1/bol-155.pd

Crop type exerts greater influence upon rhizosphere phosphohydrolase gene abundance and phylogenetic diversity than phosphorus fertilization.

Rock phosphate is an alternative form of phosphorus (P) fertilizer; however, there is no information regarding the influence of P fertilizer sources in Brazilian Cerrado soils upon microbial genes coding for phosphohydrolase enzymes in crop rhizospheres. Here, we analyze a field experiment comparing maize and sorghum grown under different P fertilization (rock phosphate and triple superphosphate) upon crop performance, phosphatase activity and rhizosphere microbiomes at three levels of diversity: small subunit rRNA marker genes of bacteria, archaea and fungi; a suite of alkaline and acid phosphatase and phytase genes; and ecotypes of individual genes. We found no significant difference in crop performance between the fertilizer sources, but the accumulation of fertilizer P into pools of organic soil P differed. Phosphatase activity was the only biological parameter influenced by P fertilization. Differences in rhizosphere microbiomes were observed at all levels of biodiversity due to crop type, but not fertilization. Inspection of phosphohydrolase gene ecotypes responsible for differences between the crops suggests a role for lateral genetic transfer in establishing ecotype distributions. Moreover, they were not reflected in microbial community composition, suggesting that they confer competitive advantage to individual cells rather than species in the sorghum rhizosphere

Otimização de metodologia baseada em T-RFLP para estudo da microbiota rizosférica de milho.

O estudo da diversidade das comunidades microbianas rizosféricas tem grande importância para a compreensão de diferentes sistemas ecológicos e agrícolas. As técnicas moleculares baseadas em genes 16S rRNA, como o T-RFLP, são metodologias independentes de cultivo, robustas e reproduzíveis, que, além de identificar o perfil da comunidade microbiana, refletem a composição das populações numericamente dominantes em uma amostra. O objetivo deste trabalho foi otimizar a metodologia de análise da técnica T-RFLP para a avaliação da diversidade bacteriana da rizosfera de genótipos de milho cultivados sob diferentes condições de fertilização fosfatada. Foram propostas alterações no processo de amplificação do gene 16S rRNA, na digestão do fragmento amplificado, na filtragem dos picos verdadeiros pelo software T-REX e na análise estatística dos dados proposta por Trabelsi et al. (2017). O número médio de fragmentos encontrados neste estudo foi reduzido, uma vez que tais modificações permitiram maior acurácia dos resultados pela validação da presença dos picos verdadeiros. Além disso, a adequação da matriz de dissimilaridade de Bray-Curtis remodelou a ordenação dos dados, possibilitando o uso do teste ANOSIM para a validação dos resultados. Essa adequação teve efeito significativo no valor do teste, resultando em uma maior acurácia da técnica T-RFLP, o que permitiu uma interpretação mais realista dos resultados de diversidade bacteriana rizosférica.bitstream/item/219602/1/Bol-218.pd

Arquitetura do sistema radicular e diversidade genética microbiana de genótipos de milho e sorgo sob diferentes condições de fertilização fosfatada.

Evento online