Interações entre bactérias diazotróficas e fungo micorrízico em genótipos de milho

Some diazotrophic bacteria can fix nitrogen biologically in gramineous host plants. Generally, gramineous plants are also associated with mycorrhizal fungi, that can improve mainly plant P uptake. Among the factors affecting plant-microbe interactions, the plant genotype plays an important role. This study evaluates the effect of diazotrophic bacteria and an arbuscular mycorrhizal fungus (AMF), on five genotypes of maize (Zea mays L.), in relation to plant biomass, shoot N and P concentrations, and fine root morphological traits. The experimental design was entirely randomized in a factorial 5 × 4 × 2 arrangement, i.e., five maize genotypes (hybrids C333B, AS3466, and PREMIUM, and the inbreed lines lg40897-1 and lg40505-1), three diazotrophic bacteria (Azospirillum lipoferum, A. amazonense, and Burkholderia sp.) in addition to a control without bacterial inoculation, co-inoculated or not with the AMF Glomus clarum. The non-mycorrhizal plants inoculated with Azospirillum exhibited the highest N concentrations. The lines lg40897-1 and lg40505-1 showed higher P concentrations as compared to the hybrids, mainly when colonized by AMF. The higher levels of mycorrhizal colonization (90%) occurred in the C333B and lg40897-1 genotypes, which also exhibited a greater root diameter. Mycorrhiza increased shoot and root biomass, besides root traits as total length, specific length, total surface, and incidence of root hairs in all genotypes. In addition, mycorrhiza also stimulated the root colonization by diazotrophic bacteria. The bacteria did not affect root morphological traits and mycorrhizal colonization.Algumas bactérias diazotróficas podem fixar N biologicamente em gramíneas, as quais se associam a fungos micorrízicos, o que pode levar a um aumento principalmente da absorção de P. Dentre os fatores que afetam as interações planta-microrganismos, o genótipo da planta tem importante papel. Esse trabalho avalia o efeito de bactérias diazotróficas e de um fungo micorrízico arbuscular (FMA) em cinco genótipos de milho (Zea mays L.), em relação à biomassa das plantas, teores de N e P na parte aérea e parâmetros relacionados à morfologia das raízes finas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 5 × 4 × 2, sendo cinco genótipos de milho (híbridos C333B, AS3466, PREMIUM e as linhagens lg40897-1 e lg40505-1), três bactérias diazotróficas (Azospirillum lipoferum, A. amazonense e Burkholderia sp.), mais um controle sem bactéria, co-inoculadas ou não com o FMA Glomus clarum. As plantas sem FMA e inoculadas com Azospirillum apresentaram os maiores teores de N. As linhagens lg40897-1 e lg40505-1 apresentaram maior concentração de P em relação aos híbridos, principalmente quando micorrizadas. Os maiores níveis de colonização micorrízica (90%) ocorreram nos genótipos C333B e lg40897-1 que, por sua vez, apresentaram maior diâmetro de raízes. O FMA aumentou a biomassa da parte aérea e das raízes, comprimento total e específico, superfície total e incidência de pêlos nas raízes em todos os genótipos. O fungo micorrízico também estimulou a colonização das raízes pelas bactérias diazotróficas. Já as bactérias não alteraram as características morfológicas das raízes e nem a colonização micorrízica

Biocontrol of phytopathogenic fungi by actinobacteria isolated from rhizosphere of Araucaria angustifolia

Algumas actinobactérias habitantes da rizosfera são produtoras de substâncias capazes de combater micro-organismos patogênicos às plantas, o que as torna potenciais agentes de controle biológico, passíveis de serem utilizadas como princípio ativo de inoculantes de sementes e mudas. O presente trabalho teve como objetivo isolar e avaliar o potencial de isolados de actinobactérias no controle de doenças causadas por fungos nas espécies arbóreas Araucaria angustifolia (Araucária) e Pinus elliottii (Pinus). Além disso, foi iniciado o estudo do processo de elaboração de inoculante a base de actinobactérias antagônicas. Foram isoladas 215 estirpes de actinobactérias do rizoplano da Araucária, das quais 13 apresentaram, em testes in vitro, potencial como antagonistas contra os fungos fitopatogênicos Fusarium oxysporum, Cylindrocladium candelabrum, C. pteridis e Armillaria sp., e apenas os isolados Ac136 e Ac202 apresentaram os maiores valores de inibição nos testes com os quatro patógenos. Na avaliação de produção de algumas substâncias antimicrobianas, apenas celulases, quitinases e sideróforos foram produzidas pelos isolados, sendo este último o mais frequente. Nos testes de interação com organismos foi verificado que, embora os isolados de actinobactéria tenham inibido a germinação de esporos do fungo micorrízico arbuscular (FMA) Gigaspora rosea em teste in vitro, no experimento in vivo, em que foi utilizado o milho como planta hospedeira para inoculação com o FMA e os isolados A43, Ac136 e Ac202, os isolados Ac136 e Ac202 estimularam a colonização das raízes pelo FMA. Estes mesmos isolados também estimularam a germinação de sementes e desenvolvimento inicial de plântulas de Pinus, porém prejudicaram a germinação e desenvolvimento inicial de Araucária. Estes mesmos isolados foram capazes de reduzir a mortalidade de plântulas de Pinus em cerca de 25%, e esta diminuição foi atribuída à inibição de Fusarium sp.. No teste de viabilidade dos isolados em diferentes veículos o isolado que mostrou maior sobrevivência foi o Ac202, mantendo um número de propágulos viáveis correspondente a 5,48 log UFC mL-1, enquanto que o veículo mais apropriado para a elaboração de inoculante com actinobactérias foi a glicerina. A análise molecular mostrou que os isolados mais promissores apresentaram maior similaridade com S. kasugaensis. Dentre todos isolados Ac202 (S. kasugaensis) foi o mais promissor obtido neste trabalho para o uso como agente de biocontrole de doenças causadas por fungos, apresentando forte antagonismo contra os quatro patógenos testados, promovendo a germinação e desenvolvimento inicial de Pinus e aumentando a sobrevivência de plântulas contaminadas com fungos fitopatogênicos.Some actinobacteria that inhabits the rhizosphere are producers of substances that are capable of combating plant-pathogenic microorganisms, what makes them potential biological control agents, which can be used as the active ingredient of seeds and seedlings inoculants. This study aimed to isolate and evaluate the potential of actinobacteria isolates in controlling diseases caused by fungi in Araucaria angustifolia and Pinus elliottii. In addition, the study initiated the process of elaboration of an actinobacteria-based inoculant. 215 actinobacterial strains were isolated from the Araucarias rhizoplane, and 13 of them showed potential as antagonists against the phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum, Cylindrocladium candelabrum, C. pteridis and Armillaria sp. in in vitro tests, and only the Ac136 and Ac202 strains showed the highest inhibition in the tests against the four pathogens. Among the antimicrobial substances tested, only cellulases, chitinases and siderophores were produced, with the latter being the most frequent. In the interaction tests with other organisms it was found that although the actinobacterial strains have inhibited the germination of the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) Gigaspora rosea spores on the in vitro test, the in vivo experiment, with maize as host plant, inoculated with the AMF and A43, Ac136 and Ac202 actinobacterial strains, Ac136 and Ac202 stimulated root colonization by AMF. These strains also stimulated Pinus seed germination and seedling early development, but hindered the germination and early development of Araucaria. In addition, the same strains were able to reduce the mortality of pine seedlings by about 25%, and this decrease was attributed to the inhibition of Fusarium sp.. In the viability test of the strains in different vehicles the strain that showed the greatest shelf-life was Ac202, with 5.48 log CFU mL-1, and the most appropriate vehicle for the actinobacteriabased inoculant development was glycerin. Molecular analysis showed that the most promising isolates showed the greatest similarity with S. kasugaensis. Among all strains Ac202 (S. kasugaensis) was the most promising one for the use as biocontrol agent of fungal diseases, exhibiting a strong antagonism against the four pathogens tested, promoting germination and early development of Pinus and increasing survival of seedlings infected with pathogenic fungi