Azotobacter paspali sp. n., uma bactéria fixadora de nitrogênio na rizosfera de Paspalum

A new nitrogen fixing bacteria was found to occur in large numbers on the root surface (rhizoplan) and less abundant in the rizosphere of Paspalum notatum and Paspalum plicatum. Seventy five out of 76 soil samples from the root surface of P. notatum, and two out of three soil samples from P. plicatum contained the new organism. Two root surface soil samples each from P. convexum, P. vaginatum, P. fasciculatum, P. maritimum, and P. erianthum did not contain the new bacteria. Also soil samples from the root surface of 81 other pasture plants, including more than 32 species of the family Gramineae, 8 species of the family Leguminosae, and other plants not identified, were all negative. The new bacteria was found in soils with a wide pH range (4.9 to 7.8) although in culture medium good growth was obtained only above the pH 5.5. There is normally a higher pH on the root surface of Paspalum notatum than in a surrounding acid soil. The new organism can be easily identified on silica-gel plates with calcium citrate, inoculated with appropriated soil by a yellow soluble pigment and numerous small colonies which solubilize the calcium citrate. On N-free agar medium with brom-thymol-blue, colonies are caracteristically flat with a deep orange center. In liquid N-free medium, rapid growth occurs which precipitates in flockes and settles to the bottom. A yellow soluble pigment is formed (not by all strains, however) when incubate without shaking. A violet to brown pigment is formed in liquid medium with calcium citrate when incubated on a rotary shaker. In liquid medium with sucrose, growth stopped when pH 5.2 was reached by the acid production of the proper organism. When the medium was neutralized or when calcium citrate was used as carbon source, growth continued until all of the substrate was used. In suitable culture medium (N-free medium with glucose, sucrose, maltose or calcium citrate), after 24 hours the organisms appear as uniform, very motile rods of 1.2 x 4 - 10µ. The cells grow rapidly and after 48 hours filaments of varying sizes become visible which may reach a length of 60 µ or more. After three days the culture represents a mixture of roods and filaments of all sizes and of cysts which are much like those of the known Azotobacter species. The organism is Gram negative and stains with Gentian Violet (0.05%) show homogeneous plasma in young cells and granulated plasma in older cultures. The filaments often show chains of terminal granules. There was no growth of the organism in litmus milk or nutrient broth even in the presence of glucose. Good growth was observed in N-free medium with glucose, sucrose, galactose, maltose, methanol, ethanol, buthanol, mannitol, glicerol, lactate, acetate, citrate, starch and dextrin. Little or no growth was observed with arabinose, lactose, mannose, laevulose, tartarate, benzoate, oxalate and amylic alcohol. Acid production was observed with all substances that gave good growth except the salts of the acids. The organism showed best growth at quite high temperatures, 37.°C being better for the development on silica gel plates than 34.°C. The nitrogen fixing capacity in culture medium was comparable with that of other Azotobacter spp., 30.4 mg N/1 g sucrose being the highest value observed. Following the given characteristics the bacteria was placed in the genus Azotobacter. It differed from all known specied of this genus by the following features: 1 - Characteristic growth on silica gel plates with calcium citrate as carbon source and incubated at 34 to 37.°C. After 4 to 5 days yellowing of the silica-gel followed by the appearance of numerous small colonies which solubilize the citrate and give the impression of many little holes. 2 - Filamentous form of young cells during the logaritmic growth phase which can not be confounded with involution forms. 3 - Inability to use arabinose, lactose, mannose, laevulose and tartarate. Due to the fact that the new organism was found exclusively on the roots of two species of Paspalum the name Azotobacter paspali sp.n. is proposed. The possibility of this Azotobacter representing the intermediate step in the evolution of the legume symbiosis from nonsymbiotic nitrogen fixers, is discussed. During the studies for this paper, in 15 soil samples, another organism was observed to occur on the root surface of several plants. Its was identified as Derxia sp. probably the species recently described by Jensen, as occuring in Indian soils.Encontrou-se um novo microorganismo fixador de nitrogênio atmosférico no rizoplan e na rizosfera de Paspalum plicatum e Paspalum notatum, especialmente neste último vulgarmente conhecido como grama forquilha ou grama batatais. Entre 76 amostras de solo do rizoplan de P. notatum, apenas uma não continha a nova bactéria sendo seu solo o mais ácido dos pesquisados (pH 4.8). Oitenta e uma amostras do rizoplan de outras espécies de plantas incluindo cinco espécies de Paspalum foram todas negativas. A bactéria em questão se enquadra no gênero Azotobacter mostrando como características diferenciais células filamentosas em culturas novas, aspecto peculiar das colônias em placas de sílica gel com citrato de cálcio e ainda a inabilidade de usar certos açúcares e o tartarato. Foi proposto o nome Azotobacter paspali sp. n. Discutiu-se a possibilidade do novo microorganismo ocupar posição intermediária na evolução colocando-se entre bactérias assimbióticas fixadoras de N e bactérias que agem na simbiose das leguminosas

Variação estacional da denitrificação em gramíneas forrageiras tropicais

A field experiment was carried out to study the seasonal pattern of nitrate dissimilation on roots of tropical forage grasses under frequent nitrate applications. The grasses used were: Hyparrhenia rufa, Digitaria decumbens (cvs. Pangola A-21 and Transvala) and Pennisetum purpureum (cvs. Napier and Cameron). Denitrification was determined by the accumulation of N2O in an atmosphere containing C2H2, 17 h after the application of 20 ml of a 20 nM N-NO3 solution. Genotype and N fertilization effects on denitrification were observed up to 4 weeks after each cutting of the grasses and N addition. Denitrification varied with the plant genotypes and the season. The Pennisetum spp. denitrified more at the beginning of the rainy season while denitrification associated with the Digitaria spp, was highest during the dry season, when all NO3 applied for the test was lost as N2O within 17 hours.Foi feito um experimento de campo com a finalidade de estudar a variação estacional da denitrificação associada a raízes de gramíneas forrageiras tropicais adubadas com nitrato. As gramíneas usadas foram Hyparrhenia rufa, Digitaria decumbens (cvs. Pangola A-21 e Transvala) e Pennisetum purpureum (cvs. Napier e Cameron). A denitrificação potencial foi determinada através do método de acúmulo de N2O, numa atmosfera contendo C2H2 , dezessete horas após a aplicação de 20 ml de uma solução de 20 mM N-NO3. O efeito do genótipo e da adubação nitrogenada na capacidade de denitrificar foi observado até quatro semanas após o corte das gramíneas e aplicação de N. A denitrificação variou com o genótipo e com a estação do ano. A de Pennisetum foi maior no início da estação chuvosa, e a de Digitaria foi máxima no período mais seco do ano, quando todo o NO3 aplicado para teste se perdeu como N2O, dentro de 17 horas

Eliminação da toxidez de manganês pela matéria orgânica em solo “ Gray Hodromórfico”

Three greenhouse experiments with beams (Phaseolus vulgaris) were carried out in a grey hydromorphic soil with manganese toxicity to explain previous observations on soybean improvement by the incorporation of weeds. The experiments included the following treatments: Increasing amounts of organic matter (rice straw mixed with fresh grass), clay and sucrose, manganese oxidizing bacteria, lime pelleting of the seeds and liming the soil. All treatments with organic matter reduced the absorption of manganese by the plants and improved considerably their growth, nodulation and nitrogen fixation. Clay had a similar effect although less pronounced and manganese oxidizing organisms showed significant effects on dry weights of plants only. As expected, lime pelleting of the seeds and liming the soil also reduced manganese toxicity. The addition of sucrose increased manganese absorption, reducing drastically the bean growth. It was concluded that the favorable effect of organic matter in manganese toxicity soil was due to the retention of manganese probably in the exchangable form or complexed.Com base em observações de que o enterro de capim trazia melhoras ao desenvolvimento de soja em solo "Gray Hidromórfico" apresentando toxidez de manganês, foram realizados três experimentos com este solo em casa de vegetação com feijão (Phaseolus vulgaris L.). Com intuito de comprovar e explicar o efeito da matéria orgânica e alada compará-lo com outros meios de eliminação da toxidez de manganês, incluiu-se os seguintes tratamentos nos três experimentos citados: doses crescentes de matéria orgânica, (casca de arroz ou casca de arroz misturada com grama fresca), de argila e de sacarose, bactérias oxidantes de manganês, revestimento calcário da semente e calagem do solo. Todos os tratamentos com matéria orgânica (excluindo a sacarose) diminuíram a absorção de manganês pelo feijão e aumentaram consideravelmente o seu peso seco. A argila teve efeito comparável embora menos pronunciado e a inoculação com bactérias oxidantes de manganês menor ainda, embora significativo. Como esperado, o revestimento calcário das sementes ou a calagem do solo também reduziram a toxidez de manganês do solo. A sacarose teve efeito inverso. Conclui-se que o efeito da matéria orgânica deve ser atribuído a retenção do manganês provavelmente sob forma permutável não se podendo desprezar no entanto a hipótese de uma complexação

Métodos de esterilização de sementes de arroz para cultivo monoxênico com bactérias diazotróficas.

bitstream/CNPAB-2010/33274/1/cot015.pd

Methodology for measuring N2 fixation in detached roots of tropical forage grasses

Foram desenvolvidos, em laboratório, sete experimentos com o fim de desenvolver nova técnica de estudar a atividade nitrogenase (redução de C2H2) de raízes destacadas de várias gramíneas tropicais. Foram comparados o efeito da duração da incubação, pO2, multiplicação de bactérias fixadoras de N2, períodos de amostragem e tipos de amostras. O novo método consiste em medir a redução C2H2 em raízes destacadas, com 10 cm de parte aérea e incubadas em frascos de três litros cheios de água, substituindo-se, depois, a água por N2, 3% de O2 e 12% de C2H2. Nesses fracos, podem ser medidas taxas de redução de acetileno com 6 a 8 horas de incubação. Esta nova técnica, desenvolvida para estudar a atividade nitrogenase, subestimou, em 4 das 5 gramíneas, aquela encontrada para o sistema solo-planta intactos; contudo, as duas técnicas se correlacionaram significativamente (r = 0,91**).Seven laboratory experiments were carried out to develop a new technique for the study of the nitroganase activity (C2H2 reduction) of detached roots of several tropical grasses. The effect of duration of incubation, pO2, multiplication of N2-fixing bacteria, type and periods of sampling were compared. The new method consists of harvesting pieces of roots attached to 10 cm shoots into 3 litres flask full of water, than replacing the water with N2, 3% O2 and 12% C2H2, incubating at room temperature and determining C2H2 reduction rates between 6 and 8 h. The new methodology developed to study nitrogenase activity in 4 of the 5 grasses understimated that obtained in intact soil-plant systems, but the techniques were significantly correlated with each other (r = 0,91**)

Efeito do fósforo, temperatura e umidade do solo na nodulação e no desenvolvimento de duas variedades de soja perene (Glycine javanica L.)

A greenhouse experiment was carried out with two varieties of perennial soybean (Glycine javanica L.) to study effects and interactions of phosphorus and soil humidity on the establishment of the Rhizobium symbiosis and on forage production. Fertilization with superphosphate increased considerably nodulation, nitrogen fixation and forage yield, demonstrating high phosphorus requirements already at the initial stabe of plant growth. Daily maximal temperatures of the soil between 34 and 43°C reduced nodulation, nitrogen fixation, forage yield and its protein content, when cornpared with daily maxima between 29 and 32°C. High soil temperature effects were less pronounced at high phosphorus levels. The variety SP-1 was more sensitive to high temperature and low phosphorus injuries, than the variety Tinaroo. There were also differences between the two varieties in relation to soil humidity at the two soil temperatures. The variety SP-1 at the cooler soil temperature grew better at the lowest soil humidity (evaporation until two times the humidity of the wilting point), but in hotter pots growth was best at intermediate humidity. The variety Tinaroo preferred intermediate soil humidity (evaporation until 70% of field capacity), at both soil temperatures. The variety Tinaroo was superior in nodulation, nitrogen fixation and forage yield in all treatments and less sensitive to environmental effects.Foi feito um experimento em casa de vegetação com duas variedades de soja perene (Glycine javanica) sobre efeitos do fósforo, da temperatura excessiva e da umidade do solo, no estabelecimento da simbiose com Rhizobium e na produção da forragem. Observou-se aumento pronunciado da produção pela adubação com fósforo, demonstrando a necessidade de elevados níveis deste elemento (60 ppm de P2O5) já na fase inicial, ou seja, por ocasião de estabelecimento de plantas novas. Temperaturas máximas diurnas do solo entre 34 a 42°C prejudicaram sensivelmente o peso de nódulos, o nitrogênio fixado e, consequentemente, a produção de forragem e o seu teor de proteína, quando comparadas com máximas diurnas entre 29°C e 32°C. As temperaturas excessivas prejudicaram mais as plantas dos vasos com baixo nível de fósforo (20 ppm de P2O5) do que as bem supridas com este elemento. A variedade SP-1 foi mais sensível a estes efeitos que a variedade Tinaroo. As duas variedades também mostraram comportamento fisiológico diferente em relação às temperaturas excessivas em solos com umidades diferentes. Na variedade Tinaroo o efeito da temperatura aumentou com o acréscimo de umidade, enquanto na variedade SP-1 o maior efeito da temperatura foi na umidade intermediária. A variedade SP-1 se mostrou mais sensível aos diversos efeitos ambientais, como sua nodulação e produção foram também inferiores aos da variedade Tinaroo em todos os tratamentos

Soil temperature effects on nitrogen fixation and growth of Stylosanthes gracilis Pueraria javanica

Foram feitos dois experimentos em casa de vegetação com variedades de Alfafa do Nordeste (Stylosanthes gracilis H.B.K.) e Kudzu tropical (Pueraria javanica (Roxb.) Benth.), ambos sôbre o efeito da temperatura excessiva do solo e do revestimento da semente com fosforita de Olinda, no estabelecimento da simbiose com Rhizobium e na produção de forragem. Tanto na Alfafa do Nordeste como no Kudzu tropical, as variedades reagiram diferentemente às temperaturas do solo. A nodulação e o desenvolvimento das variedades brasileiras Deodoro I e Deodoro II e da introduzida FAO 13.381, da Alfafa do Nordeste, foram estimulados pelas temperaturas normalmente consideradas excessivas, enquanto as outras variedades foram prejudicadas. No Kudzu tropical, as variedades IAC e Taiwan foram estimuladas pelo calor, enquanto as restantes foram prejudicadas. Na Alfafa do Nordeste, o efeito do "pellet" duplo também variou com as variedades da planta. Enquanto o "pellet" duplo estimulou a nodulação, fixação de N e desenvolvimento das plantas das variedades Deodoro I, Deodoro II e Senegal N-6399, as restantes variedades não foram afetadas ou até tenderam a diminuir neste tratamento. Por outro lado, no Kudzu tropical se observou a interação do "pellet" com a temperatura. O N total nas plantas do Kudzu tropical mostrou regressão altamente significante com o pêso de nódulos, o que não ocorreu com a Alfafa do Nordeste.In two greenhouse experiments with several varieties of Stylosanthes gracilis H.B.K. and Pueraria javanica (Roxb.) Benth. the effects of excessive soil temperatures and of seed pelleting with rockphosphate on the establishment of the symbiosis and on forage production were studied. In both forage species there was a significant interaction of soil temperature and variety, indicating varying responses to the high soil temperatures. Nodulation and growth of two Brazilian varieties Deodoro I and II, a variety introduced by F.A.O. (13.381) of S. gracilis, were stimulated by soil temperatures normally considered excessive (34°C mean of daily maxima). Three other varieties grow better at lower soil temperatures (29°C mean of daily maxima). With P. javanica one variety (I.A.C.) was stimulated and three varieties injured by the higher soil temperatures. With S. gracilis effects of double seed pelleting with rockphosphate also varied with the varieties. With the varieties Deodoro I and II and Senegal N-6399, nodulation and nitrogen fixation were stimulated but not with the three other varieties. With P. javanica effects of seed pellets were dependent on soil temperatures, nodule weight increased by the higher soil temperature with double seed pelleting, but not with simple pellets. With P. javanica total plant nitrogen showed a highly significant correlation (r = 0,95) with nodule weight while with S. gracilis there was no correlation at all, of these two factors

Fixação de nitrogênio e estabelecimento de duas variedades de soja perene (Glycine javanica L.) Com três níveis de fósforo e de cálcio, em solo com toxidez de manganês

A greenhouse experiment was carried out to study the interference of phosphorus and calcium with symbiotic nitrogen fixation of two varieties of perennial soybean (Glycine Javanica L.) in soils with manganese toxicity. The same experiment explores the possibility of supplying the high demand for phosphorus and calcium during plant establishment by coating the seed with rockphosphate. The following conclusion were drawn: 1) Seed pelleting with rockphosphate (from Olinda) did not substitute for phosphorus fertilizer but it did increase calcium deficiency symptoms in very young plants. 2) Fertilization with phosphorus increased, significantly, nodule growth and total nitrogen in the plant but had no effect on nodule numbers of the amount of N fixed per unit of nodule weight. These effects were more pronounced with variety SP.1. 3) Calcium applied as gypsum increased nodule size but tended to decrease their number so that there was no significant effect on total nodule weight or nitrogen fixation. The amount of N fixed per unit nodule weight was also unaffected by calcium. 4) Phosphorus and calcium stimulated manganese absorption. The latter increasing translocation of this element from roots to the aerial portion of the plant. 5) In soil with manganese toxicity, the variety SP.1 produced higher nodule weights, more total nitrogen in plants and higher forage yields than did the variety Tinaroo.  6) The variety Tinaroo absorbed more manganese than variety SP.1, without evidencing differences in translocation. 7) Seed coating increased manganese absorption and reduced nodule weight and nitrogen fixation in the variety Tinaroo. The opposite occurred with the variety SP.1.Foi feito um experimento de casa de vegetação para estudar a interferência do fósforo e do cálcio na fixação simbiótica de nitrogênio e no desenvolvimento de duas variedades de soja perene. (Glycine javanica L.) em solo com toxidez de manganês. No mesmo experimento pesquisou-se a possibilidade de suprir as elevadas demandas de fósforo e cálcio na fase do estabelecimento das plantas pelo revestimento das sementes com fosforita de Olinda ("pellet"). Chegou-se às seguintes conclusões: 1) O revestimento das sementes com fosforita nada adiantou em relação à substituição da adubação fosfatada mas melhorou a deficiência de cálcio das plantas recém-germinadas. 2) Houve efeito altamente significativo da adubação fosfatada sobre o desenvolvimento dos nódulos uma vez formados e sobre a fixação de nitrogênio, não se registrando efeito sobre a eficiência dos mesmos. Os efeitos do fósforo foram mais pronunciados na variedade SP. 1. 3) O cálcio, aplicado em forma de gesso, aumentou o tamanho dos nódulos tendendo a diminuir seu número e não tendo por isto efeito sobre o nitrogênio fixado. A eficiência dos nódulos também não foi afetada. 4) O fósforo e o sulfato de cálcio estimularam a absorção do manganês, e o gesso aumentou ainda a translocação daquele elemento para a parte aérea. 5) Foram confirmadas as diferenças fisiológicas entre as duas variedades usadas, sob os seguintes aspectos: 5.1) Em solo com toxidez de manganês a variedade SP.1 apresentou vantagens sobre a variedade. Tinaroo, no que se refere à nodulação e fixação de N e, como consequência, na produção de forragem. 5.2) . A variedade Tinaroo absorveu mais manganês que a variedade SP.1 não se registrando diferenças na translocação. A absorção do manganês na variedade Tinaroo foi aumentada ainda pelo revestimento da semente, que ao mesmo tempo diminuiu o peso dos nódulos e o N fixado. O contrário aconteceu com a variedade SP.1