Estudo da comunidade microbiana diazotrófica de plantas de Lupinus albescens crescidas em áreas arenizadas e não arenizadas do sudoeste do Rio Grande do Sul

O Pampa brasileiro é um conjunto de diferentes ecossistemas com flora e fauna de grande biodiversidade. Em algumas partes desta região, o solo é extremamente pobre, arenoso e altamente susceptível à erosão causada pela água e ventos. A exploração desregrada destas áreas, pela produção agrícola baseada no preparo convencional do solo e a criação de animais acima da capacidade de lotação, faz com que esta região esteja sob intenso processo de degradação. Esta degradação transforma expressivas porções de terra em areia, à semelhança de um verdadeiro deserto. Plantas de Lupinus albescens, nativas da região, vem sendo utilizadas como alternativa para o recobrimento destes solos, a fim de conter a expansão dos areais e recuperá-los. Assim, o objetivo deste trabalho foi caracterizar a comunidade microbiana de áreas arenizadas e não arenizadas do sudoeste do Rio Grande do Sul (RS), através da aplicação de técnicas microbiológicas e moleculares, e selecionar micro-organismos eficientes na promoção de crescimento de plantas de L. albescens. Nossos estudos mostraram que os solos arenizados, com pH extremamente ácido, são pobres em nutrientes. A biomassa e a diversidade microbiana está reduzida em relação as suas áreas adjacentes. Consequentemente, a diversidade de micro-organismos diazotróficos de vida livre também está reduzida nas áreas arenizadas. A associação destes micro-organismos com plantas de L. albescens mostrou-se eficiente na promoção de crescimento desta planta. O estudo filogenético dos micro-organismos diazotróficos simbiontes de plantas de L. albescens demonstrou que Bradyrhizobium sp. isolados dos nódulos radiculares são geneticamente diferentes quando esta planta é crescida em solo arenizado e não arenizado, e que possivelmente constituem novas espécies do gênero Bradyrhizobium. A inoculação de plantas de L. albescens com isolados de Bradyrhizobium selecionados (maiores produtores de compostos indólicos) mostrou que os isolados de solos arenizados são mais eficientes na promoção de crescimento, sugerindo que o solo pobre seleciona os micro-organismos mais eficientes na promoção de crescimento de plantas. Nossos resultados mostraram que o processo de arenização no sudoeste do RS afeta diretamente a comunidade microbiana destes locais e que a associação de micro-organismos diazotróficos, simbiontes e de vida livre, com plantas de L. albescens pode ser uma boa alternativa para estimular o crescimento desta planta nos areais.The Brazilian Pampa is a set of different ecosystems with high diversity of animals and plants. In this region, the soil is extremely poor, sandy and highly susceptible to water and wind erosion. The poorly planned agriculture and livestock intensify the degradation process, which form arenized zones. Native plants, such as belonging to Lupinus albescens species, have been used as cover crops in arenized areas aiming to hold the spread by the wind and their recovery. Thus, the aims of this work were to characterize the microbial communities from arenized and adjacent areas in the southwest region of Rio Grande do Sul (RS) state by microbiological and molecular techniques and to select efficient microorganisms in the growth promotion of L. albescens plants. Our data showed that arenized soils with pH extremely acidic are scarce of nutrients. The microbial biomass and community were reduced in arenized area when compared to adjacent areas. Consequently, the diversity of free-living nitrogen fixing bacteria was also reduced in these areas. The inoculation of these microorganisms in L. albescens plants showed a pronounced growth promotion effect. The phylogenetic study of nitrogen fixing Bradyrhizobium sp. symbiont of L. albescens plants showed that bacterial isolates from root nodules of plants that grown in arenized area were genetically different from those isolated from plants that grown in non-arenized area. hese genetics differences suggest that they may belong to new Bradyrhizobium species. The inoculation of L. albescens plants with selected Bradyrhizobium isolates, which were the best indolic compounds producers, showed that isolates from arenized area were more efficient in the plant growth promotion, which suggests that the poor arenized soil select the best plant growth promoters in order to assist plant development. Our results allow us to conclude that the arenization process in the southwest region of RS state reduce and modify the microbial community in these areas. The association of L. albescens plants with nitrogen fixing bacteria, symbiotic and free living, may be an alternative to promote the growth of these plants in arenized areas

Genetic diversity and symbiotic compatibility among rhizobial strains and Desmodium incanum and Lotus spp. plants

This work aimed to evaluate the symbiotic compatibility and nodulation efficiency of rhizobia isolated from Desmodium incanum, Lotus corniculatus, L. subbiflorus, L. uliginosus and L. glaber plants by cross-inoculation. Twelve reference strains and 21 native isolates of rhizobia were genetically analyzed by the BOX-PCR technique, which showed a high genetic diversity among the rhizobia studied. The isolates were also characterized based on their production of indolic compounds and siderophores, as well as on their tolerance to salinity. Fifteen of the 33 rhizobia analyzed were able to produce indolic compounds, whereas 13 produced siderophores. All the tested rhizobia were sensitive to high salinity, although some were able to grow in solutions of up to 2% NaCl. Most of the native rhizobia isolated from L. uliginosus were able to induce nodulation in all plant species studied. In a greenhouse experiment using both D. incanum and L. corniculatus plants, the rhizobia isolate UFRGS Lu2 promoted the greatest plant growth. The results demonstrate that there are native rhizobia in the soils of southern Brazil that have low host specificity and are able to induce nodulation and form active nodules in several plant species

Selection of Rhizobia and symbiotic compatibility study in Desmodium incanum and Lotus sp. plants

A existência de rizóbios nativos eficientes na fixação simbiótica do nitrogênio em leguminosas introduzidas nos campos do Rio Grande do Sul, como as forrageiras do gênero Lotus, é um fator determinante para adaptação ou o fracasso destas novas espécies. Este trabalho visou estudar a compatibilidade simbiótica de rizóbios simbiontes em Desmodium incanum, uma planta nativa dos campos do Rio Grande do Sul, e em L. corniculatus, L. uliginosus, L. glaber e L. subbiflorus. Para isto 35 isolados e 17 estirpes de rizóbios foram estudadas. Os isolados foram caracterizados fenotípicamente quanto a morfologia colonial, produção de ácido indol-acético e sideróforos. Os rizóbios foram estudados quanto a compatibilidade simbiótica pela inoculação cruzada com as espécies de plantas estudadas. Observou-se existem rizóbios nativos dos solos do Rio Grande do Sul capazes de produzir auxinas e sideróforos. Os rizóbios estudados neste trabalho foram sensíveis a salinidade. Também observou-se que todos os rizóbios isolados de Lotus foram capazes de induzir nodulação em pelo menos duas das cinco espécies estudadas. Os rizóbios de L. uliginosus que apresentaram compatibilidade com as cinco espécies de plantas estudadas, já os de D. incanum mostraram alta especificidade. Em experimento em casa de vegetação as plantas de L. corniculatus inoculadas com os o isolado UFRGS Lu 2 e as estirpes EEL 698 e SEMIA 816 produziram maior massa seca da parte aérea. Este isolado também foi eficiente em plantas de D. incanum. Os resultados deste trabalho mostram que existem rizóbios autóctones dos solos do Rio Grande do Sul que apresentam baixa especificidade hospedeira sendo capazes de formar simbiose com plantas de D. incanum, L. corniculatus, L. subbiflorus, L. glaber e L. uliginosus. A compatibilidade simbiótica com diferentes hospedeiros dificultou o estabelecimento de grupos de compatibilidade. A técnica de REP-PCR com o oligonucleotídeo iniciador BOX A1 mostrou que existe variabilidade entre os rizóbios estudados, sendo estes, diferentes das estirpes fornecidas pelas coleções de cultura.The presence of native Rhizobia which are efficient in symbiotic nitrogen fixation in legumes introduced in the fields of Rio Grande do Sul, such as the forages plants of the genus Lotus, is one of the factors determining the success or the failure of the adaptation of these new plant species. This work aimed to evaluate the symbiotic compatibility of Rhizobia in association with Desmodium incanum, a native plant from the fields of Rio Grande do Sul, as well as with L. corniculatus, L. uliginosus, L. glaber and L. subbiflorus species. For this, 35 isolates and 17 lineages of Rhizobia were analyzed. The isolates were characterized phenotypically based on the colony morphology and on the indole acetic acid and siderophore production. The Rhizobia were studied for symbiotic compatibility by cross-inoculation with the plant species studied. It was observed that there are indigenous Rhizobia in the soils of Rio Grande do Sul capable of producing siderophores and auxins. All of Lotus Rhizobia were able to induce nodulation in at least two of the five studied species. Rhizobia strains isolated from L. uliginosus have shown a broad specificity, being able to induce nodulation in all studied species. On the other hand, Rhizobia isolated from D. incanum have shown to be highly specific. In a green-house experiment the plants of L. corniculatus inoculated with the isolate UFRGS Lu 2 and strains EEL 698 and SEMIA 816 produced higher shoot dry mass. This isolate was also efficient in D. incanum plants. The results show that there are indigenous Rhizobia in the soils of Rio Grande do Sul, which have low host specificity and are capable of forming symbiosis with D. incanum, L. corniculatus, L. subbiflorus, L. glaber and L. uliginosus plants. The symbiotic compatibility with different hosts made difficult the establishment of compatibility groups. The technique of REP-PCR using primer BOX A1 showed differences among the Rhizobia studied, which are different from strains provided by culture collections

Selection of Rhizobia and symbiotic compatibility study in Desmodium incanum and Lotus sp. plants

A existência de rizóbios nativos eficientes na fixação simbiótica do nitrogênio em leguminosas introduzidas nos campos do Rio Grande do Sul, como as forrageiras do gênero Lotus, é um fator determinante para adaptação ou o fracasso destas novas espécies. Este trabalho visou estudar a compatibilidade simbiótica de rizóbios simbiontes em Desmodium incanum, uma planta nativa dos campos do Rio Grande do Sul, e em L. corniculatus, L. uliginosus, L. glaber e L. subbiflorus. Para isto 35 isolados e 17 estirpes de rizóbios foram estudadas. Os isolados foram caracterizados fenotípicamente quanto a morfologia colonial, produção de ácido indol-acético e sideróforos. Os rizóbios foram estudados quanto a compatibilidade simbiótica pela inoculação cruzada com as espécies de plantas estudadas. Observou-se existem rizóbios nativos dos solos do Rio Grande do Sul capazes de produzir auxinas e sideróforos. Os rizóbios estudados neste trabalho foram sensíveis a salinidade. Também observou-se que todos os rizóbios isolados de Lotus foram capazes de induzir nodulação em pelo menos duas das cinco espécies estudadas. Os rizóbios de L. uliginosus que apresentaram compatibilidade com as cinco espécies de plantas estudadas, já os de D. incanum mostraram alta especificidade. Em experimento em casa de vegetação as plantas de L. corniculatus inoculadas com os o isolado UFRGS Lu 2 e as estirpes EEL 698 e SEMIA 816 produziram maior massa seca da parte aérea. Este isolado também foi eficiente em plantas de D. incanum. Os resultados deste trabalho mostram que existem rizóbios autóctones dos solos do Rio Grande do Sul que apresentam baixa especificidade hospedeira sendo capazes de formar simbiose com plantas de D. incanum, L. corniculatus, L. subbiflorus, L. glaber e L. uliginosus. A compatibilidade simbiótica com diferentes hospedeiros dificultou o estabelecimento de grupos de compatibilidade. A técnica de REP-PCR com o oligonucleotídeo iniciador BOX A1 mostrou que existe variabilidade entre os rizóbios estudados, sendo estes, diferentes das estirpes fornecidas pelas coleções de cultura.The presence of native Rhizobia which are efficient in symbiotic nitrogen fixation in legumes introduced in the fields of Rio Grande do Sul, such as the forages plants of the genus Lotus, is one of the factors determining the success or the failure of the adaptation of these new plant species. This work aimed to evaluate the symbiotic compatibility of Rhizobia in association with Desmodium incanum, a native plant from the fields of Rio Grande do Sul, as well as with L. corniculatus, L. uliginosus, L. glaber and L. subbiflorus species. For this, 35 isolates and 17 lineages of Rhizobia were analyzed. The isolates were characterized phenotypically based on the colony morphology and on the indole acetic acid and siderophore production. The Rhizobia were studied for symbiotic compatibility by cross-inoculation with the plant species studied. It was observed that there are indigenous Rhizobia in the soils of Rio Grande do Sul capable of producing siderophores and auxins. All of Lotus Rhizobia were able to induce nodulation in at least two of the five studied species. Rhizobia strains isolated from L. uliginosus have shown a broad specificity, being able to induce nodulation in all studied species. On the other hand, Rhizobia isolated from D. incanum have shown to be highly specific. In a green-house experiment the plants of L. corniculatus inoculated with the isolate UFRGS Lu 2 and strains EEL 698 and SEMIA 816 produced higher shoot dry mass. This isolate was also efficient in D. incanum plants. The results show that there are indigenous Rhizobia in the soils of Rio Grande do Sul, which have low host specificity and are capable of forming symbiosis with D. incanum, L. corniculatus, L. subbiflorus, L. glaber and L. uliginosus plants. The symbiotic compatibility with different hosts made difficult the establishment of compatibility groups. The technique of REP-PCR using primer BOX A1 showed differences among the Rhizobia studied, which are different from strains provided by culture collections

Avaliação bacteriológica e físico-química de águas de irrigação, solo e alface (Lactuca sativa L.)

A contaminação de hortaliças por micro-organismos patogênicos está diretamente relacionada com a qualidade das águas de irrigação utilizadas na agricultura e com o solo onde se encontram. Com o objetivo de se verificar as condições empregadas na produção de alface (Lactuca sativa L.) em três pequenas propriedades do interior do Rio Grande do Sul (Brasil), foram avaliadas a condição físico-química das águas de irrigação, e a condição microbiológica das águas, solo e folhas de alface. As análises bacteriológicas das águas de irrigação, hortaliças e do solo foram realizadas usando a técnica dos tubos múltiplos ou por contagem em placa, e levou em conta os coliformes totais, coliformes termotolerantes, e presença ou ausência de Escherichia coli, Salmonella sp. e Listeria sp.. As análises físico-químicas realizadas nas águas de irrigação foram pH, turbidez, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, carbono orgânico total e nitrogênio total. As análises bacteriológicas nas águas de irrigação indicaram a ausência de Salmonella sp. e Listeria sp.. Entretanto, foi detectada a presença de E. coli e valores acima do permitido pela legislação para coliformes termotolerantes. Desta forma, estas águas se encontram fora dos padrões estabelecidos pela Resolução CONAMA n° 357. A pesquisa também mostrou a presença de E. coli, Salmonella sp. e Listeria sp. nas hortaliças irrigadas, sugerindo que a fonte de contaminação por Salmonella sp. e Listeria sp. deve ser a partir do solo, e não a partir da água de irrigação. Os dados físico-químicos mostraram que apenas uma das propriedades analisadas apresentou todos os parâmetros adequados, segundo a legislação vigente para águas doces de classe 1. Portanto, apenas uma das propriedades apresentou condições físico-químicas para ser utilizada na irrigação de alface, embora nenhuma tenha apresentado condições higiênico-sanitárias para tal uso